DE1598319A1 - Geraet zum kontinuierlichen coulometrischen Messen der Konzentration von Stoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät zum kontinuierlichen coulometrischen Messen der Konzentration von Stoffen.

Die bekannten, kontinuierlich arbeitenden coulometri-3cben Analysatoren mit durchfließendem Elektrolyten . (J. V. A. Novak, Collection Czechoslov. Chem. Commun. 30, 2703 (1965)) besitzen in der Regel eine polarisierbare Elektrode (Indikationselektrode), der ein Potential erteilt ist, bei dem der zu bestimmende Stoff, also des-3en Konzentration gemessen werden soll, den elektrolytischen Grenzstrom (möglichen Maximalstrom im Elektrolyten) bedingt. Im idealen Falle, wo die Oberfläche der polariaierbaren Elektrode besonders groß'ist und der Elektrolyt

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sehr langsam durchfließt., kommt es bei genügend_Nintensiver Mischung zur vollständigen- "Elektrolysierung" ■ des gegebenen Stoffes, und der durchlaufende elektrolytische Strom ist das Maß seiner Konzentration genau gemäß dem Faradayschen Gesetze,. . .

In praktischen Fällen pflegt aber die Größe der Oberfläche der polarisierbaren Elektrode (größtenteils Platin) begrenzt zu sein, und der Durchfluß des Elektrolyten muß verhältnismäßig groß sein (ungefähr'0.1 ml in der Minute), damit es beim Durchrieseln des analysierten Gases nicht zu seiner Austrocknung kommt. Noch dazu kommt es bei raschem Durchfluß des analysierten Gases (mehr als 1 Liter in der Minute) nicht zur völligen Übertragung des zu bestimmenden Stoffes aus der gasförmigen Phase in die flüssige Phase. Der elektrolytische Strom pflegt deshalb um ungefähr 5 "bis -30 % kleiner zu sein als der Strom, welcher durch den Analysator im idealen Falle durchfließen sollte, und ist noch dazu von den jeweiligen .Änderungen der Aktivität der polarisierbaren Elektrode abhängig. Coulometrische Analysatoren zeichnen sich ansonsten durch hervorragende Eigenschaften aus, wie hohe Empfindlichkeit und Einfachkeit, und 'da es nicht nötig ist, sie zu eichen, pflegen sie dann weniger genau und verläßlich zu sein. ■ '

Die angeführten Mangel beseitigt das erfindungsgemäße Gerät zum kontinuierlichen coulometrischen Messen der Konzentration von Stoffen, welches erfindungsgemäß wenigstens drei Elektroden besitzt, von denen wenigstens zwei polarisierbare Elektroden sind, die voneinander getrennt in durch Diaphragmen abgeteilten Räumen untergebracht

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sind, welche Überfälle zum Weiterfluß für Elektrolyten und Gas über die einzelnen polarisierbaren Elektroden in der Richtung zu einer unpolarisierbaren Elektrode (Bezugselektrode) besitzen. ' ·

Die Erfindung wird nachstehend beispielhaft anhand von Zeichnungen erläutert.

Hierbei zeigt:

Figur 1 schematisch die wesentlichen Bestandteile

des erfindungsgemäßen Gerätes, und Figur 2 schematisch die Schaltung der Elektroden.

In Figur 1 ist ein elektrolytisches Gefäß mit vier Elektrodenräumen 1, 2, 3 und 4 zu erkennen. In den drei ersten sind die polarisierbaren Elektroden 5» 6 und-7 untergebracht, im vierten die unpolarisierbare Elektrode 8. Die einzelnen Räume sind durch Diafragmen io und 11 voneinander getrennt, und durch überfallröhren 12, 13 und 14- verbunden. Das Rohr 15 dient als Zuleitung des Elektrolyten, das Rohr 16 dient als Zuleitung des Gases, und das Rohr 17 zum gemeinsamen Abfluß des Gases und des Elektrolyten nach dem Durchfließen des Gefäßes. Die polarisierbaren Elektroden 5 t 6 und 7 sind gemeinsam leitend verbunden, wie Figur 2 zeigt. An diese und an die unpolarisierbare Elektrode 8. ist die Gleichstromquelle 18 angeschlossen, deren Spannungsgröße-so gewählt wird, daß die polarisierbaren Elektroden (Indikations- ~" elektroden) ein Potential aufweisen, bei dem der zu bestimmende Stoff (oder ein daraus entstandener Stoff)

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den elektrolytischen Grenzstrom bedingt. Zum Messen und Aufzeichnen des die Elektroden durchfließenden Stromes dient ein registrierender Mikroampermeter 19. Beim Messen kommt der bestimmende Stoff mit dem analysierten Medium (sei es Gas oder Flüssigkeit) in den Elektrodenraum 1, wo sich der Großteil der erforderlichen elektrochemischen Reaktion auf der polarisierenden Elektrode 5 vollzieht. Der nicht reagierte Rest geht durch das Überfallrohr 12 in den elektrodischen Raum 2 über, wo er sich einer elektrochemischen Reaktion"" auf der Elektrode 6 unterzieht. Falls noch-ein Teil dieses Restes flüchtet, reagiert er im Raum 3 auf der Elektrode 7·

Dadurch, daß alle polarisierbaren Elektroden 5? 6 und 7 leitend verbunden sind, mißt man (mit dem registrierenden Mikroampermeter 19) die Summe aller elektrolytischen Ströme, die durch die einzelnen, polarisierbaren Elektroden durchfließen. Diese Summe ist gleich dem Strom, welcher laut dem Paradayschen Gesetz der elektrochemischen Umsetzung des ganzen zu bestimmenden Stoffes entspricht, der in einer bestimmten Zeiteinheit in das elektrolytische Gefäß eingetreten ist, und gibt deshalb in vollendetem Maße seine Konzentration wieder. Etwaige Änderungen der Aktivität einer der polarislerbaren Elektroden, zum Beispiel durch Temperaturveränderungen verursacht, können zwar auf die Größe der einzelnen Teile des gesamten elektrohydraulischen-Stromes, das heißt die durch die einzelnen polarisierbaren Elektroden fließenden Ströme, Einfluß haben, jedoch ist der gesamte Stromwert von den Änderungen praktisch unabhängig.

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Die optimale Anzahl der selbständigen elektrodischen Räume mit polarisierbaren Elektroden sind zwei bis vier. Der durchlaufende Strom der vierten polarisierenden. Elektrode bleibt schon praktisch unmeßbar.·

Die elektrolytischen Gefäße können aus Glas mit gläsernen Fritten als Diaphragmen bestehen. Da das .Einschmelzen von Fritten manchmal Schwierigkeiten'bereitet (ein allzugroßes Durchschmelzen hat einen schädlichen, großen chemischen Widerstand zur Folge), ist es vorteilhaft, elektrolytische Gefäße aus plastischen Materialien, die gegen die benützten Chemikalien chemisch widerstandsfähig sind, zum Beispiel aus Polyvinychlorid oder Teflon, gegebenenfalls aus plastischen Materialien, die außerdem noch durchsichtig sind, zum Beispiel aus Plexiglas, Teflex oder Polykarbonat, zu erzeugen. Als Diaphragmen können dann gläserne Fritten, keramische Plättchen, Cellophan und andere halbdurchlässige Membranen, abgedichtet mit weichem plastischen Material, dienen. Für die Herstellung ist es vorteilhaft, wenn das elektrolytische Gefäß aus Baukästen aus plastischem Material besteht, zwischen denen Diaphragmen mit Abdichtung gelagert sind.

Die beschriebenen Geräte kann man zum kontinuierlichen Messen der Konzentration praktisch aller elektrochemisch aktiven Stoffe (die sich reduzierend oder oxydierend an den Elektroden· verhalten) oder der Stoffe, welche sich durch chemische Reaktion auf elektrochemisch aktive Stoffe überführen lassen, benützen. .

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Gerät zum kontinuierlichen coulometrischen Hessen der Konzentration von Stoffen, dadurch gekennzeichnet, daß es wenigstens drei Elektroden besitzt, von denen wenigstens zwei polarisierbare Elektroden sind, die in voneinander durch Diaphragmen getrennten Räumen untergebracht sind, welche Überfälle für den Durchfluß von Elektrolyt und Gas über die einzelnen polarisierenden Elektroden in der Eichtung zu einer unpolarisierbaren Elektrode besitzen.

   2. Gerat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrolytische Gefäß aus Kästen aus plastischem Material besteht, zwischen denen Diaphragmen mit Abdichtung angeordnet sind.

   7. Januar 197o/4-36

   ORIGINAL INSPECTED