CS204477B1

CS204477B1 - Appliance for executing the thermochemical analysis by different temperature of mixed solutions

Info

Publication number: CS204477B1
Application number: CS3979A
Authority: CS
Inventors: Jiri Brandstetr; Josef Hulena; Pavla Rovnanikova
Original assignee: Jiri Brandstetr; Josef Hulena; Pavla Rovnanikova
Priority date: 1979-01-02
Filing date: 1979-01-02
Publication date: 1981-04-30

Description

Vynález se týká zařízeni k provádění termochemických rozborů pro případ, že analyzovaný roztok má jinou teplotu než roztok činidla.The invention relates to a device for carrying out thermochemical assays in case the solution to be analyzed is at a temperature different from that of the reagent solution.

Termochemické analytické metody jsou založeny na přesném měření teplotního rozdílu, způsobeného uvolněným nebo pohlceným teplem při chemických reakcích, nejčastěji mezi dvěma kapalinami. Pro měření tepel reakcí v roztocích byl navržen značný počet směšovacích kalorimetrů, jejichž konstrukce se značně liší s ohledem na stanovené reakční podmínky, účel měřeni a požadovanou přesnost. Ve všech případech se míšené kapaliny předem temperuji na stejnou teplotu. Pokud takové zařízení slouží pro účely tak zvané injekční entalpiometrie v analytické chemii, roztok činidla ae nejčastěji přidává z pipetky, která se po naplnění ponoří do analyzovaného roztoku na potřebnou dobu, aby se dosáhlo vyrovnání teplot obou roztoků. Po smísení obou roztoků proběhne chemická reakce a měří se vzniklá změna teploty, úměrná obsahu reagující stanovované složky ve vzorku. Zařízení používaná pro účely chemických rozborů metodou injekční entalpiometrie neumožňují míchat roztokem činidla v pipetce a jeho teplota ae neměří, takže o nulovém teplotním rozdílu obou míšených kapalin není objektivní jistota.Thermochemical analytical methods are based on accurate measurement of the temperature difference caused by the released or absorbed heat in chemical reactions, most often between two liquids. A large number of mixing calorimeters have been proposed for measuring the heat of reaction in solutions, the design of which varies considerably with respect to the stated reaction conditions, the purpose of the measurement and the required accuracy. In all cases, the mixed liquids are pre-conditioned to the same temperature. When such a device is used for the purpose of so-called injection enthalpiometry in analytical chemistry, the reagent solution ae is most often added from a pipette which, after filling, is immersed in the solution to be analyzed for the necessary time to achieve a temperature equalization of the two solutions. After the two solutions are mixed, a chemical reaction is performed and the temperature change is measured, proportional to the content of the reacting assay component in the sample. The devices used for chemical analysis by the injection enthalpiometry method do not allow mixing of the reagent solution in the pipette and its temperature and e is not measured, so there is no objective certainty about the zero temperature difference of the two mixed liquids.

Tento krok postupu je proto často zdrojem chyb, zvláště při použiti větěích objemů činidla. Ponorná pipetka zbytečně zvyšuje tepelnou kapacitu reakční části zařízení a přiThis process step is therefore often a source of error, especially when using larger volumes of reagent. The immersion pipette unnecessarily increases the heat capacity of the reaction portion of the apparatus and at

204 477204 477

204 477 opakovaném používání vyžaduje pečlivé oplachování a oeuSení. V některých případech se stanovují postupně i tři složky v jediném roztoku a potom se používá tří ponorných pipetek. Manipulace s nimi a potřebná doba k temperování, kterou je možno pouze odhadnout, prodlužuje dobu potřebnou k provedení měření, neumožňuje dostatečně rychlou výměnu vzorků a tím omezuje možnosti provádění rychlých sériových chemických rozborů. Je známo zařízení pro účely termochemických rozborů, které je vybaveno stolním počítačem, řešícím různé korekce, jako například teplo vyměňované s okolím, případně eventuální nelineární závislost změřené teplotní změny na koncentraci stanovované složky, avšak konstrukce reakčního bloku založená na použití ponorných pipetek pro roztoky činidla s následujícím temperováním nedává možnosti dalšího zjednodušení a tím urychlení celého postupu.204 477 reuse requires careful rinsing and cleaning. In some cases, the three components are determined sequentially in a single solution and then three dip pipettes are used. Handling and estimating the required tempering time extends the time required to perform the measurements, does not allow samples to be swiftly exchanged, thereby limiting the ability to perform rapid serial chemical analyzes. A thermochemical analysis apparatus is known which is equipped with a desktop computer to solve various corrections, such as heat exchanged with the environment, eventually a non-linear dependence of the measured temperature change on the concentration of the analyte, but reaction block design based on submerged pipettes for reagent solutions. subsequent tempering does not give the possibility of further simplification and thus acceleration of the whole process.

Uvedené nevýhody a nedostatky odstraňuje zařízení k provádění termochemických rozborů při rozdílné teplotě míšených roztoků podle vynálezu, jehož podstatou je, že sestává z reakční nádoby s víkem opatřeným mlchadlem a teplotním čidlem a z alespoň jedné zásobní láhve činidla se zátkou, v níž je uloženo další teplotní čidlo, další míchadlo a dávkovač činidla, propojený s reakční nádobou trubičkou zaústěnou do horní Části reakční nádoby.These disadvantages and drawbacks are eliminated by the apparatus for carrying out thermochemical analyzes at different temperature of the mixed solutions according to the invention, which consists of a reaction vessel with a lid provided with a stirrer and a temperature sensor and at least one reagent storage bottle with a stopper holding the other temperature sensor. , an additional stirrer and reagent dispenser connected to the reaction vessel via a tube opening into the upper portion of the reaction vessel.

Podle výhodného provedení zařízení podle vynálezu je mezi reakční nádobou a zásobními lahvemi činidla izolační nádoba, v níž jsou vloženy trubičky ve tvaru hadů, přičemž v uzávěru izolační nádoby je uloženo dalěí teplotní čidlo a další míchadlo.According to a preferred embodiment of the device according to the invention, there is an insulating vessel between the reaction vessel and the reagent reservoirs in which the tubes in the form of snakes are inserted, wherein a further temperature sensor and another stirrer are housed in the isolation vessel closure.

Výhodné je rovněž, když reakční nádoba, zásobní láhve a izolační nádoba s trubičkami ve tvaru hadů jsou vloženy v kapalinové temperační vaně s děleným vlkem.It is also preferred that the reaction vessel, storage bottles, and snake tubing insulating vessel are embedded in a split-temperature liquid tempering vessel.

Výhodou zařízení podle vynálezu je, že umožňuje vzít současně v úvahu korekci na teplo přiváděná mícháním, výměnu tepla s okolím, nelinearitu závislosti měřená výstupní elektrické veličiny na teplotě a dalěí specifické korekce podle povahy měření. Delší výhodou zařízení je možnost stanovení více složek v jednom roztoku postupným přidáváním více činidel různého typu. Uspořádání zařízení zajišťuje malé teplotní rozdíly mezi míšenými roztoky i zařízením, takže vypočítaná korekce jsou poměrně malé, čímž jě příznivě ovlivněna reprodukovatelnost měření.The advantage of the device according to the invention is that it makes it possible to take into account at the same time the correction for the heat supplied by stirring, the exchange of heat with the environment, the non-linearity of the dependence of the measured electrical output temperature. A further advantage of the device is the possibility of determining multiple components in a single solution by successively adding multiple reagents of different types. The arrangement of the device ensures small temperature differences between the mixed solutions and the device, so that the calculated corrections are relatively small, thereby favorably affecting the reproducibility of the measurements.

Příkladné provedení zařízení podle vynálezu je znázorněno na výkresech, kde obr. 1 představuje schematický svislý řez zařízením v nejjednodušším provedeni v nérysu a obr. 2 schematický svislý řez zařízením a kapalinovou temperační vanou.An exemplary embodiment of the device according to the invention is shown in the drawings, wherein Fig. 1 is a schematic vertical section of the device in its simplest embodiment in non-alignment; and Fig. 2 is a schematic vertical section of the device and the liquid tempering tray.

Zařízení podle obr. 1 je tvořeno reakční nádobou 1 z plastické hmoty pro analyzovaný roztok 2, která je opatřena víkem J a teplotním čidlem £ a mlchadlem Reakční nádoba £ je trubičkou £ z plastické hmoty, ústící do horní části reakční nádoby 1 nad hladinou analyzovaného roztoku 2, spojena β dávkovačem X, vloženým v zásobní láhvi 8 činidla χ a opatřeným pístem 10. Zásobní láhev 8 je opatřena zátkou 11, v níž je kromě zmíněného dávkovače χ zabudováno dalěí teplotní čidlo 12 a další míchadlo ϋ· Michadla χ a jsou připojena k neznázorněnámu pohonnému ústrojí.The apparatus according to FIG. 1 consists of a reaction vessel 1 of plastic for the analyzed solution 2, which is provided with a lid J and a temperature sensor 4 and a stirrer. The reaction vessel 4 is a plastic tube 6 opening into the upper part of the reaction vessel 1 above the surface of the solution to be analyzed. 2, connected by a β dispenser X inserted in the reagent storage bottle 8 and provided with a piston 10. The storage bottle 8 is provided with a stopper 11 in which, in addition to said dispenser χ, a further temperature sensor 12 and an additional stirrer ϋ are added. a power train (not shown).

Toto popsané zařízení v nejjednodušším provedení může být pro přesnější měření a mož nost postupného přidávání více činidel £ různého typu, případně k provádění série měření, doplněno o další části, jak je znázorněno na obr. 2. Reakční nádoba 1 je vložena v Dewarově nádobě 14 a trubička 6, spojující reakční nádobu 1 s dávkovačem 2» je vložena v izolační nádobě 15 a je vytvořena ve tvaru hada 16 ponořeného v kapalinové lázni 17. Izolační nádoba 15 je opatřena uzávěrem 18, v němž je kromě přívodní a výstupní části trubičky 6 uloženo další teplotní čidlo 19 a další míohadlo 20. Toto doplněné zařízení je umístěno v kapalinové temperační vaně 21 s temperovanou kapalinou 22. V děleném víku 2J kapalinové temperační vany 21 je otočně uloženo další míohadlo 24 neznázorněného míchacího ústrojí.In the simplest embodiment, the described apparatus can be supplemented with additional parts as shown in FIG. 2 for more accurate measurement and the possibility of successively adding more reagents of different types or to perform a series of measurements, as shown in FIG. and the tube 6 connecting the reaction vessel 1 to the dispenser 2 is embedded in the insulating vessel 15 and is in the form of a snake 16 immersed in a liquid bath 17. The insulating vessel 15 is provided with a cap 18 which accommodates the inlet and outlet portions of the tube 6. This additional device is placed in the liquid tempering bath 21 with the tempered liquid 22. In the divided lid 21 of the liquid tempering bath 21, another agitator 24 of the mixing device (not shown) is rotatably mounted.

V kapalinové temperační vaně 21 je v obr. 2 znázorněna odměrná baňka 25 s analyzovaným roztokem 2. Pro postupné přidávání více činidel 2 různého typu může být v zařízení použito více zásobních lahví 8, z jejichž dávkovačů 2 jsou trubičky £ vloženy v jedné izolační nádobě 15 ve tvaru hadů 16.In the liquid tempering bath 21, a volumetric flask 25 with the solution to be analyzed 2 is shown in FIG. 2. For the successive addition of several reagents 2 of different types, a plurality of storage bottles 8 can be used in the device. in the shape of snakes 16.

Postup práce na zařízení podle obr. 2 je následující:The operation of the device according to Fig. 2 is as follows:

Do reakční nádoby 1 se vleje analyzovaný roztok 2, spustí se víko 2 ⁸ teplotním čidlem £ a míchadlem 2· připojení dávkovače 2 ^v činidlem 2 naplněné zásobní láhvi 8 k trubičce 6 se pohybem pístu 10 dávkovače 2 naplní činidlem 2 celá trubička 6 včetně její čás ti ve tvaru hada 16. Potom se píst 10 dávkovače 2 nastaví na požadovaný objem činidla £ a uvedou se do chodu neznázoměná pohonné ústrojí míchadel 2 ⁸ 20· Po odečtení teplot analyzovaného roztoku 2 a činidla 2» změřených teplotními čidly £ a 12, se stlačí píst 10 dávkovače 2» ^ímž se předem nastavený objem činidla 2 převede trubičkou 6 do reakční nádoby 1 s analyzovaným roztokem 2, kde dojde k chemické reakci. Po skončení této reakce se odečte teplota analyzovaného roztoku 2. Změřené hodnoty teplot lze zpracovat na počítači, který současně provede korekci na rozdílnou teplotu míšených roztoků, výměnu tepla s okolím a na případnou nelinearitu závislosti změřené teplotní změny na koncentraci stanovované složky* Popsaný postup práce na zařízení lze zautomatizovat použitím neznázorněného časovacího spínacího relé, které v předem určené době umožní odečtení a zaznamenání teploty obou roztoků, dá povel ke vstřiku činidla a zaznamená poreakční teplotu.The analyte solution 2 is poured into the reaction vessel 1, the lid 2 ⁸ is lowered with a temperature sensor 6 and a stirrer 2. The dispenser 2 ^{in the} reagent 2 filled reservoir 8 is connected to the tube 6 with the piston 10 those in the form of a coil 16. Then, the piston 10 feeder 2 is set to the desired volume £ reagent and placed in operation of a not represented drive means of agitators ⁸ 20 · 2 After reading the temperature of the analyzed solution and reagent 2 2 »£ measured by temperature sensors 12 and are compressed the plunger 10 of the dispenser 2, whereby a predetermined volume of reagent 2 is transferred through the tube 6 to the reaction vessel 1 with the analyzed solution 2 for chemical reaction. At the end of this reaction, the temperature of the analyzed solution is read 2. Measured temperature values can be processed on a computer, which simultaneously corrects for different temperatures of mixed solutions, heat exchange with the environment and possible nonlinearity of measured temperature changes. the device can be automated using a timing relay (not shown) that allows the temperature of both solutions to be read and recorded at a predetermined time, commands the reagent to be injected, and records the reaction temperature.

Zařízeni podle vynálezu je možno využít pro sériové termochemické rozbory s dalším uplatněním ve fyzikální chemii, organické chemii a přilehlých oborech.The device according to the invention can be used for series thermochemical assays with further application in physical chemistry, organic chemistry and related fields.

Claims

Apparatus for carrying out thermochemical analyzes at different temperature of mixed solutions, characterized in that it consists of a reaction vessel (1) with a lid (3) provided with a stirrer ($) 0 with temperature sifl (4) 0 1 of at least one storage liquor (8) reagent (9) with a stopper (11) which houses an additional temperature sensor (12), an additional stirrer (13), and a dispenser (7)

204 477 of reagent (9), communicating with the reaction vessel (1) through a tube (6) opening into the top of the reaction vessel (1).

Apparatus according to claim 1, characterized in that between the reaction vessel (1) and the storage bottles (8) of the reagent (9) there is an insulating vessel (15) in which tubes (6) in the form of snakes (16) are inserted. wherein a further temperature sensor (19) and an additional stirrer (20) are housed in the closure (18) of the insulating vessel (15).

Device according to Claims 1 and 2, characterized in that the reaction vessel (1), the storage bottles (8) and the insulating vessel (15) with the tubes (6) in the form of snakes (16) are inserted in a liquid tempering tank (21). ) and the split lid (24).