DE1598453C - Elektrode zur potentiometrischen Bestimmung von Sulfidionen in einer Lösung - Google Patents
Elektrode zur potentiometrischen Bestimmung von Sulfidionen in einer LösungInfo
- Publication number
- DE1598453C DE1598453C DE1598453C DE 1598453 C DE1598453 C DE 1598453C DE 1598453 C DE1598453 C DE 1598453C
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- electrode
- membrane
- solution
- silver
- sulfide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- -1 sulfide ions Chemical class 0.000 title claims description 24
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 31
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 17
- XUARKZBEFFVFRG-UHFFFAOYSA-N Silver sulfide Chemical compound [S-2].[Ag+].[Ag+] XUARKZBEFFVFRG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052946 acanthite Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229940056910 silver sulfide Drugs 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 6
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N silver ion Chemical compound [Ag+] FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 33
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 17
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 11
- 150000004763 sulfides Chemical class 0.000 description 10
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 8
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 7
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000003334 potential Effects 0.000 description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 3
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 3
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 239000012488 sample solution Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 101710038810 CS2 Proteins 0.000 description 1
- 239000005749 Copper compound Substances 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N HCl Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004566 IR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- GGCZERPQGJTIQP-UHFFFAOYSA-M Sodium 2-anthraquinonesulfonate Chemical compound [Na+].C1=CC=C2C(=O)C3=CC(S(=O)(=O)[O-])=CC=C3C(=O)C2=C1 GGCZERPQGJTIQP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000010425 asbestos Substances 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001808 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 101710041798 cys-12 Proteins 0.000 description 1
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 125000003700 epoxy group Chemical group 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 230000003760 hair shine Effects 0.000 description 1
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000011068 load Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- IOLCXVTUBQKXJR-UHFFFAOYSA-M potassium bromide Inorganic materials [K+].[Br-] IOLCXVTUBQKXJR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 description 1
- 229910052895 riebeckite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000276 sedentary Effects 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000012086 standard solution Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000010301 surface-oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012085 test solution Substances 0.000 description 1
- DHCDFWKWKRSZHF-UHFFFAOYSA-L thiosulfate(2-) Chemical compound [O-]S([S-])(=O)=O DHCDFWKWKRSZHF-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N vinyl chloride Chemical compound ClC=C BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Description
1 2
Die Erfindung betrifft eine Elektrode aus einer mit Die Erfindung ist im folgenden an Hand einer be-
der Außenseite in Kontakt mit der Lösung stehenden vorzugten Ausführungsform durch Zeichnungen näher
unporcsen Membran und einer mit der Innenseite der erläutert. Es zeigt
Membran in Kontakt stehenden, ein festliegendes Po- F i g. 1 eine im Schnitt dargestellte schematische
tential aufrechterhaltenden Anordnung zur potentio- 5 Seitenansicht einer für die Bestimmung von Sulfidmetrischen
Bestimmung von Sulfidionen in einer Lö- ionen in einer Lösung geeigneten Elektrode mit den
sung. , Merkmalen der Erfindung,
Es gibt bereits mehrere instrumentelle Verfahren, F i g. 2 eine teilweise im Schnitt dargestellte schema-
mit deren Hilfe die Bestimmung der Sulfidionen in tische Seitenansicht einer Meßanordnung mit einer
einer Lösung mit ziemlicher Selektivität durchgeführt io Elektrode zur Bestimmung von Sulfidionen,
werden kann. Häufig werden daher spektrophotome- F i g. 3 eine graphische Darstellung, welche die Wir-
trische Verfahren angewandt, doch da in Lösung be- kung einer pH-Wert-Änderung auf das Ansprechver-
findliche Sulfidionen nur wenig Licht absorbieren, halten der erfindungsgemäßen Elektrode gegenüber
müssen üblicherweise Reagenzien zugesetzt werden, Sulfidionen veranschaulicht.
die mit den Sulfidionen reagieren und Iichtabsorbie- 15 Es hat sich gezeigt, daß durch anodische Ablagerung
rende Verbindungen erzeugen. Es sind auch polaro- von Silber in Sulfidlösungen hergestellte Elektroden
graphische und amperometrische Detektoren bekannt, im allgemeinen Schwankungen unterliegen und nicht
die jedoch eine genaue Steuerung des Stroms des zu reproduzierbare Potentiale ergeben, wodurch die in der
prüfenden Mediums erfordern, wenn die Bestimmung Literatur enthaltenen Untersuchungen bestätigt wer-
kontinuierlich erfolgen soll. Auch die Verwendung von 20 den. An Stelle der Anwendung der Elektronen-Uber-
potenticmetrischen Elektroden ist bereits vorgeschla- gangsreaktion
gen und von zahlreichen Fachleuten für die Sulfid- 2 Ag + S" ->
Ae S 4- 2e~ 'r bestimmung
untersucht worden (J. Ives und G. νί*
J a η ζ t, »Reference Electrodes«, Academic Press, als Elektronenpotentialquelle beruht die Erfindung
New York, 1961, Kapitel VIl). Es hat sich jedoch 25 auf der Verwendung einer Membran .aus Silbersulfid,
herausgestellt, daß nur Silber- und Quecksilber-Redox- die praktisch kein freies Silber enthält, welches eine
elemente auf Sulfidionenaktivität ansprechen, während derartige Reaktion eingehen könnte. Der im folgenden
aus diesen Metallen hergestellte Elektroden Schwan- in Übereinstimmung mit seiner Anwendung in der
kungen und nicht reproduzierbare Spannungen zeigen. poteniometrischen Elektrodentechnik gebrauchte Aus-
Obgleich derartige Elektroden für die Bestimmung 30 druck »Membran« bezieht sich auf ein blatt- bzw.
von Titration-Endpunkten brauchbar sind, fehlt ihnen folienartiges Gebilde, und zwar im allgemeinen un-
die für absolute Aktivitätsmessung erforderliche Sta- abhängig von dessen Flexibilität oder Krümmung, das
bilität. zwei Begrenzungsflächen festlegt, zwischen denen ein
Elektroden zur potenticmetrischen Bestimmung der Ladungsübergang stattfindet.
Ionenkonzentration von Lesungen kennen gemäß der 35 F i g. 1 veranschaulicht eine Elektrode 20 mit den
USA.-Fatentschrift 3 219 556 auch eine unporese, aus Merkmalen der Erfindung, die einen an beiden
Halbleitermaterial bestehende Membran aufweisen. Enden offenen länglichen, hohlen Behälter bzw.
Derartiges Halbleitermaterial, das üblicherweise in Schaft 22 aufweist. Dieser Schaft 22 besteht typischer-
Form sehr dünner Schichten von beispielsweise 38 μ weise aus einem flüssigkeitsundurchlässigen, praktisch
Dicke verwendet wird, bringt ebenfalls nur eine geringe 40 steifen, elektrisch isolierenden Werkstoff, wie uner-
Stabilität mit sich. Außerdem erhöht sich bei Halb- weichtem Polyvinylchlorid, Polytetrafluoräthylen, Glas
leitermaterial durch geringe Verunreinigungen dessen od. dgl., der gegenüber den die Sulfidionen enthalten-
Leitfähigkeit beträchtlich, so daß in dieser Hinsicht den Lösungen, mit welchen der Schaft 22 in Berührung
erhebliche Schwierigkeiten auftreten können, zumal gebracht werden kann, in praktischen Grenzen che-
durch die technologische Reinigung von Halbleiter- 45 misch inert ist.
materialien nur ein »nahezu« Störstellenfreies Halb- Das eine Ende des Schafts 22 ist durch eine Trennleiterkristallgitter
erzielt werden kann. Ein weiterer scheibe bzw. Membran 24 abgedeckt bzw. abgedich-Nachteil
von Halbleitermaterialien, wie Ge oder Si, tet, die aus praktisch unporösem, hohe Reinheit bebesteht
in ihrer leichten Oberflächenoxydation, welche sitzendem Silbersulfid besteht, welches praktisch kein
bei Aufbewahrung der Materialien an Luft erfolgt und 5° freies metallisches Silber enthält. Die Membran 24
die Leitfähigkeit des Materials bzw. dessen Reinheit kann an sich ziemlich dick sein und beispielsweise eine
ungünstig beeinflußt. Stärke von etwa 6,35 mm besitzen; in der Regel wer-
Aufgabe der Erfindung demgegenüber ist die den jedoch dünnere Gebilde bevorzugt. Die Membran
Schaffung einer verbesserten stabilen Elektrode, welche 24 kann mit Hilfe einer Klebmasse, wie eines Epoxy-
einen relativ niedrigen spezifischen Widerstand und 55 harzes, quer über das eine Ende des Schafts 22 geklebt
eine hohe kationische Leitfähigkeit aufweist, wobei die sein, ist jedoch vorzugsweise, wie dargestellt, auf einen
Leitfähigkeit durch die Wanderung von Silberionen um den Umfang der im Schaft 22 vorgesehenen öff-
hervorgerufen wird. nung herum angeordneten O-Dichtring 26 aufgesetzt
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- und wird durch einen Ringflansch 27 einer auf den
lest, daß die Membran aus hochreinem, silberfreiem 60 Schaft 22 aufgeschraubten Manschette 28 in fester
Silbersulfid besteht. Anlage gegen den O-Dichtring 26 gehalten. Wenn die
Vorteilhafterweise spricht die erfindungsgemäße Manschette 28 in der richtigen Richtung gedreht wird,
Elektrode wiederholbar auf Sulfidionenaktivität an, verschiebt sie sich axial und drängt die Membran 24
so daß die gesamte Meßeinrichtung einekontinuierliche in Abdichtberührung mit dem O-Dichtring 26, so daß
Mefspannung liefert, welche in einfacher logarith- 65 das eine Ende des Schafts 22 abgedichtet ist. Sowohl
mischer Beziehung zur SuIf daktivität steht und durch der O-Dichtring 26 als auch die Manschette 28 beeine
kurze Ansprechzeit auf Änderungen der Sulfid- stehen vorzugsweise aus einem Kunststoff, wie PoIyaktivitäteine
verzegerungsfreie Regelunggewährleistet. vinylchlorid.
3 4
Im Inneren des Schafts 22 ist in elektrischem und 2 Stunden lang gekocht wird. Die Verfahrensschritte
physikalischem Kontakt mit der Innenfläche der Mem- des Absetzens, Dekantierens und Waschens in kochenbran
24 eine Ladungs-Übertragungseinrichtung mit dem Wasser werden mehrmals wiederholt, und schließfester
Silberkonzentration entweder in metallischer Hch wird der Niederschlag abfiltriert und in destillier-
oder ionischer Form vorgesehen. Bei der dargestellten . 5 tem Wasser aufgeschlämmt, gefiltert, gewaschen, und
Ausführungsform der Erfindung besteht diese Ein- zwar zunächst mit verdünnter Salpetersäure und dann
richtung aus einem Bezugselektrolyt 30, beispielsweise mit weiteren Mengen an destilliertem Wasser, und daraus
einer wäßrigen gesättigten KCl-AgCl-Lösung. In aufhin unter Vakuum getrocknet. Der getrocknete
den Elektrolyt 30 ist eine innere Bezugselektrode 32, bei- Niederschlag wird schließlich in CS2 auf geschlämmt,
spielsweise ein bekanntes Ag-AgCl-Element einge-. io um jeglichen Restschwefel aufzulösen, gefiltert, mit
taucht. Diese Kombination des Elektrolyts 30 mit der Aceton gewaschen und bei 80 bis 100° C an der Luft
Bezugselektrode 32 stellt ein Mittel dar, mit dessen getrocknet. ·■ .
Hilfe die Innenfläche, d. h. die mit dem Elektrolyt 30 Obgleich eine Vielzahl von Verfahren bekannt sind,
in Berührung stehende Fläche der Membran 24, an um das Äg2S-Pulver zu einer unporösen Membran zu
ein praktisch stabiles bzw. festes Potential gelegt wer- ,15 verformen, wird die Membran 24 vorzugsweise durch
den kann, was auf die Verwendung einer festen Silber- . Pressen unter Vakuum zu dünnen zylindrischen Ta-
konzentration zurückzuführen ist. Wenn der Elek- bletten bzw. Scheiben verformt; dieses Verfahren äh-
trolyt 30 beispielsweise einfach aus festem Silber be- : nelt dem für die Herstellung von KBr-Tabletten für
steht, tritt zwischen dem Silber und dem Silbersulfid die Infrarotspektroskopie angewandten Verfahren,
bei einem festen Potential , ersichtlicherweise durch 20 Sinter- oder Gießverfahren sind selbst in kontrollierter
Ionenübertragung eine Ladungsübertragung auf. In Atmosphäre nur äußerst schwierig anzuwenden, was
einem solchen Fall braucht die verwendete Bezugselek- darauf zurückzuführen ist, daß das Ag2S dazu neigt,
trode32 einfach ein Metalldraht, wie ein Kupfer- .sich in der Nähe seines Schmelzpunkts zu zersetzen,
draht, zu sein, da die Silber-Kupfer-Verbindung eine ,Das Pressen erfolgt in einem Gesenk aus gehärtetem
Ladungsübertragung durch Elektronen bewirkt. 25 und poliertem Stahl, wobei während des Verdichtens
Das andere offene Ende des Schafts 22 weist eine ■ gegebenenfalls ein mäßiger Unterdruck angewandt
ringförmige Kappe 34 mit, einer Öffnung auf, in welche werden kann. Zur Erzielung nicht poröser Scheiben
ein übliches Koaxialkabel 36 eingedichtet ist, dessen sollten Mindestdrücke von etwa 4220 bis 5270 kg/cm2
Innenleiter mit der Bezugselektrode 32 verbunden ist, angewandt werden. Wenn das Ag2S ausreichende Reinwährend
sein Außenleiter als elektrostatische Abschir- 30 heit besitzt, werden die Stahl-Gesenkformen nicht anmiing
dient. ■ ■ , gegriffen.
Die wichtigsten Überlegungen bei der Herstellung Eine Membran, die zwei Lösungen voneinander
der Elektrode gemäß F i g. 1 betreffen den Aufbau der trennt, von denen die eine Silberionen bei fester Kon-Membran
24 und die Art der vorher beschriebenen zentration enthält und die andere eine Probenlösung
Dichtung zwischen dem Elektrodenschaft 22 und der 35 ist, erzeugt nach der bekannten Nernst-Gleichung eine
Membran 24. Die anderen Teile sowie die Form und elektromotorische Kraft:
die Größe der Elektrode 20 sind nicht besonders kri-
die Größe der Elektrode 20 sind nicht besonders kri-
tisch und können in Abhängigkeit vom jeweils vorgese- ßm = const + In AAg+, (1)
henen Verwendungszweck ausgewählt werden. F
Silbersulfid ist insofern ungewöhnlich, als es nicht 4°
. nur in hohem Maß unlöslich in Wasser ist {Ksp 1O-52), in welcher AAg+ die Silberionenaktivität in der Prosondern
zumindest in der Form (ß), die es bei niedri- benlösung bedeutet. Da jedoch Ag2S äußerst unlöslich
gen Temperaturen annimmt, einen verhältnismäßig ist, wird AAg*- durch das Vorhandensein des festen
niedrigen elektrischen Massenwiderstand in Verbin- Salzes bestimmt und kann durch den Quotienten des
dung mit außerordentlich hoher kationischer Leit- 45 Löslichkeitsprodukts Ksv von Ag2S und der Sulfidfähigkeit
besitzt, d. h., die elektrische Leitfähigkeit aktivität As= der Probenlösung ausgedrückt werden,
. durch das Silbersulfid-Kristallgitter hindurch wird in d. h.
erster Linie durch eine Wanderung der Silberionen und n kvs
nicht durch einen auf Sulfidionen oder -elektronen be- -^Ab+= —ίτ · (2)
An —
ruhenden Leitmechanismus hervorgerufen. Die erfin- 5°
dungsgemäfie Silbersulfidmembran 24 muß einen ver-
hälrnismäßig. hohen Reinheitsgrad besitzen, da das : Die Gleichung (1) läßt sich dann wie folgt umschrei-
Vorhandensein von Fremdionen oder -molekülen, ben:
wie Ag2O, Porosität und schlechte mechanische Eigen- ^ χ _
schäften hervorruft. Die für die Reaktion mit den SuI- 55 E™ = const ~ ττln As · (3)
fidionen zur Verfügung stehende Membranoberfläche ;
sollte möglichst frei sein von elementarem Silber und
Schwefel, da beide Stoffe, insbesondere das Silber, ,. Diese logarithmische Beziehung wird im Betrieb auf
instabile und abweichende Potentiale verursachen. die noch zu erläuternde Weise beachtet.
Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung des SiI- 60 Gemäß F i g. 2 wird die erfindungsgemäße Elektrode
,bersulfids besteht darin, reinstes AgNQ3 in wäßriger 20 im Betrieb so angeordnet, daß die Außenflächen der
Lösung einem geringen Überschuß an wäßrigem Na- Membran 24 mit einer zu prüfenden, die zu bestimmen-
.triumthiosulfat zuzusetzen, wobei Ag2S ausfällt. Das den Sulfidionen enthaltenden Lösung 40 in Berührung
Zusetzen, erfolgt bei Raumtemperatur unter gutem steht. Mit der Lösung 40 wird auch eine genormte Be-
Rühren. 65 zugselektrode 42 in Berührung gebracht.
Die Ausfällung wird zum Absetzen ungefähr 1 Stunde Die Bezugselektrode 42 ist typischerweise eine üb-
lang stehengelassen, worauf die Lösung dekantiert, liehe Anordnung, die in einem herkömmlichen Glas-
mit frischem destilliertem Wasser versetzt und 1 bis kolben untergebracht ist und eine Ag-AgCl-Elektrode
i 598 453
5 6
in gesättigter KCl-AgCl-Lösung enthält, welche durch Das zeitliche Ansprechverhalten der Elektrode 29
eine Asbestfaserverbindung von einer lmolaren NaOH- wird durch die Lösungsübertragung begrenzt und beLösung
getrennt ist. Die letztgenannte Lösung nimmt trägt 1 Minute oder weniger pro Änderung in der
das untere Ende des Kolbens ein und ist über die NaS-Konzentration um eine Dekade. Die Ansprechübliche,
bei 44 angedeutete Faserverbindung mit der 5 zeit kann beträchtlich herabgesetzt werden, indem ein
Lösung 40 gekoppelt. Sowohl die Elektrode 20 als schneller Ablaß für die Außenseite der Ag2S-Scheibe
auch die Bezugselektrode 42 sind elektrisch an die vorgesehen wird. Bei Raumtemperatur reproduziert
betreffenden Eingänge einer elektrometrischen Vor- die Elektrode 20 ihr Ausgangspotential in Normlörichtung46
angeschlossen, welche vorzugsweise ein sungen über Zeitspannen von mehreren Stunden hinübliches Voltmeter mit hoher Eingangimpedanz dar- io weg mit einer Genauigkeit von etwa 1 mV. Die auf
stellt. der Elektrode 20 selbst beruhenden tatsächlichen Än-
Im Betrieb der Anordnung gemäß F i g. 2 entsteht derungen sind sogar noch geringer, da ein Teil der
bei konstanten Temperaturbedingungen ein Poten- Abweichungen auf die »Norm«-Lösungen zurückzutial
Eref von praktisch festem Wert zwischen der Be- führen ist, die tatsächlich keine Normen darstellen,
zugselektrode 42 und der Lösung 40 unabhängig von 15 weil es schwierig ist, eine Oxydation der gelagerten Aider
Sulfidkonzentration der Lösung. Ein anderes Poten- kalisulfid-Normlösungen durch Luft zu Schwefel und
tial Em entwickelt sich über die Membran 24 zwischen anderen Produkten zu verhindern,
dem inneren Elektrolyt 30 Und der Lösung 40, das
jedoch von der Aktivität bzw. Konzentration der Sulfidionen in der Lösung 40 abhängt bzw. sich in Ab- 20 Beispiel2
hängigkeit davon logarithmisch ändert. Da das Potential Eint zwischen der Bezugselektrode 32 und dem Es wurden Messungen zur Bestimmung des Sulfid- ( Elektrolyt 30 ebenfalls festen Wert besitzt, ist das zwi- konzentrationsbereichs vorgenommen, über welchen sehen den Elektroden 42 und 20 auftretende Potential die Elektrode 20 die Sulfidaktivität zu messen vermag, die Summe von En, Eref und Emt und ändert sich 25 Zu diesem Zweck wurden gleichzeitig zwei Titrationen somit nur in Abhängigkeit von Em. Das gesuchte Po- in der gleichen Lösung mit einer pH-Elektrode und'der tentialüi kann ohne weiteres an der elektrometri- erfindungsgemäßen Elektrode 20 durchgeführt, wobei sehen Vorrichtung 46 gemessen werden, wodurch das die Lösung anfänglich 1 Mol NaOH und 1 Mol Na2S Vorhandensein und die Aktivität der Sulfidionen in ■ enthielt. Das Titrieren erfolgte mit 1 Mol HCl. Die der Lösung 40 angezeigt wird. 30 erhaltenen Daten wurden auf die in F i g. 3 gezeigte
dem inneren Elektrolyt 30 Und der Lösung 40, das
jedoch von der Aktivität bzw. Konzentration der Sulfidionen in der Lösung 40 abhängt bzw. sich in Ab- 20 Beispiel2
hängigkeit davon logarithmisch ändert. Da das Potential Eint zwischen der Bezugselektrode 32 und dem Es wurden Messungen zur Bestimmung des Sulfid- ( Elektrolyt 30 ebenfalls festen Wert besitzt, ist das zwi- konzentrationsbereichs vorgenommen, über welchen sehen den Elektroden 42 und 20 auftretende Potential die Elektrode 20 die Sulfidaktivität zu messen vermag, die Summe von En, Eref und Emt und ändert sich 25 Zu diesem Zweck wurden gleichzeitig zwei Titrationen somit nur in Abhängigkeit von Em. Das gesuchte Po- in der gleichen Lösung mit einer pH-Elektrode und'der tentialüi kann ohne weiteres an der elektrometri- erfindungsgemäßen Elektrode 20 durchgeführt, wobei sehen Vorrichtung 46 gemessen werden, wodurch das die Lösung anfänglich 1 Mol NaOH und 1 Mol Na2S Vorhandensein und die Aktivität der Sulfidionen in ■ enthielt. Das Titrieren erfolgte mit 1 Mol HCl. Die der Lösung 40 angezeigt wird. 30 erhaltenen Daten wurden auf die in F i g. 3 gezeigte
Die Elektrode gemäß F i g. 1 wurd in einer Anord- Weise ausgewertet.
nung wie derjenigen gemäß F i g. 2 bei mehreren In F i g. 3 ist der Logarithmus der S=-Aktivität in
Versuchen zur Bestimmung der Art des Ansprechver- Abhängigkeit vom pH-Wert aufgetragen. In den einhaltens
auf Sulfidionen auf die in den folgenden Bei- zelnen Ansprechverhalten jeder Elektrode, nämlich
spielen beschriebene Weise geprüft: 35 der einen auf den pH-Wert und der anderen auf das
Sulfid, traten zwei voneinander abweichende Gra-
Beispiel 1 dienten auf, von denen angenommen wird, daß sie auf
eine stufenweise UmwanJlung von S= in HS und
Es wurden mehrere Prüflösungen hergestellt, indem schließlich in H2S zurückzuführen sind. Die Kurve geetwa
24 g Na2S · 9 H2O abgewogen und in 1 Liter 40 maß F i g. 3 scheint zwei gerade Liniensegmente zu
!molarer NaOH aufgelöst wurden. Unter Verwendung enthalten, deren Gefälle eine Änderung der S=-Aktivon
lmolarer NaOH-Lösung als Verdünner wurden vität von etwa einer Dezimalstelle pro Änderung der
Reihenverdünnungen auf niedrigere Konzentrationen Lösungen von hohem pH-Wert, d.h. von pH
>7, / ; vorgenommen. Hierdurch ergaben sich eine Reihe von um eine Dekade und von zwei Dezimalstellen pro An- ν
Proben mit konstanter NaOH-Grundkonzentration 45 derung bei den Lösungen mit niedrigem pH-Wert,
und sich ändernden Mengen an Na2S. Da die Lösun- d. h. pH
<7, um eine Dekade anzeigen. Das geradligen nahezu konstante Ionenkonzentrationen besaßen, iiige Verhältnis bei sich dem Wert 1 nähernden pH-wurde
der Aktivitätskoeffizient der Sulfidionen eben- Werten zeigt an, daß die erfindungsgemlße Elektrode
falls als nahezu konstant betrachtet. Der durch den 20 das Sulfid selbst bei freien SulfiJionenkonzentratio-NaOH-Grundgehalt
festgelegte konstante pH-Wert 5° nen von bis herab zu 10~17 Mol zu messen scheint,
gewährleistete außerdem, daß ein konstanter Bruchteil Die Silbersulfidmembran 24 besitzt einen wesentlich
gewährleistete außerdem, daß ein konstanter Bruchteil Die Silbersulfidmembran 24 besitzt einen wesentlich
des gesamten vorhandenen Sulfids in Form von S= kleineren Widerstand als die übliche pH-Glaselektrode
vorlag. Unter diesen Bedingungen sollte eine Auswer- und arbeitet bei Temperaturen bis hiaab zum Gafriertung
des gemessenen Potentials in Abhängigkeit von punkt der meisten wäßrigen Lösungen. Das Leistungslog Na2S eine gerade Linie mit einem durch RTßF 55 verhalten bei hohen Temperaturen wird zum großen
oder 29 mV bestimmten Gefälle pro Änderung der Teil durch die Innendrücke begrenzt, die durch eine
Na2S-Konzentration um eine Dekade ergeben. Die wäßrige Füll-Lösung oder den im Inneren befindlichen
folgende Tabelle der MeSergebnisse zeigt eine aus- flüssigen Elektrolyt 30 erzeugt werden. Bei geringem
gezeichnete Übereinstimmung mit der Theorie. ' Verlust an Einstellfreiheit für das Isopotential pS= auf
60 einen optimalen Wert kann jedoch die in das Innere eingefüllte Lösung durch eine metallische Silberoe-■
schichtung ersetzt werden, die unmittelbar mit der Innenfläche der Membran 24 und der Bezugselektrode
32 verbunden ist. Hierdurch kann die praktisch an-65 wendbare obere Temperaturgrenze bis auf etwa 175°
angehoben werden; bei dieser Temperatur wandelt sich das Ag2S in seinen Festzustand («) bei gleichzeitigem
mechanischem Bruch der Membran 24 um.
Ansprechverhalten in mV | Konzentration Na2S |
Bezugselektrode | (Mol) ; |
-750,5 | 5·ΙΟ"4 |
-761,5 | 1 · 10-3 |
-783 | 5 · 10-2 |
-792 | 1 · io-2 |
-819 | l-io-1 |
Die erfindungsgemäße Elektrode 20 ist in ihrem Ansprechverhalten auf Sulfidionen ziemlich spezifisch.
Die außerordentliche Unlöslichkeit des Ag2S verhindert eine Störung infolge von metathetischen Reaktionen
mit allen in der wäßrigen Lösung 40 Vorhändenen Ionenarten mit Ausnahme von Quecksilberionen,
die jedoch nicht in wesentlichem Ausmaß in Lösungen vorhanden sein können, welche bedeutende
Mengen an Sulfidionen enthalten. Die Elektrode 20 wird im allgemeinen nicht durch organische Stoffe und
komplexbildende Ionen angegriffen, welche bekanntlich andere Silbersalzelektroden, wie die Ag-AgCl-Bezugselektrode,
angreifen.
Selbstverständlich kann die Elektrode 20 in anderen Konfigurationen hergestellt werden. Vorteilhafterweise
läßt sich Silbersulfid in hoch verdichteter Form, wie vorstehend beschrieben, ohne weiteres durch maschinelle
Bearbeitung in eine Vielfalt von Formen bringen. Beispielsweise kann eine Durchfluß-Sulfidelektrode
hergestellt werden, indem Ag2S in zylindrische
Form gepreßt und mit einer axialen Zentralbohrung versehen wird, so daß ein hohles Rohr mit
einer Wandstärke von bis zu etwa 6,35 mm gebildet wird. Die Außenfläche des Rohrs kann dann.bei festem
Kontaktpotential elektrisch mit einem Draht verbunden werden, indem beispielsweise das Rohr mit
einem ringförmigen Silberstreifen überzogen und der Draht an letzterem befestigt wird. Anschließend wird
die Außenfläche mit einer Isolierung abgedichtet. Wenn die Sulfidionen enthaltende Lösung 40 durch das
Innere des Rohrs hindurchgeleitet wird, wird das gewünschte Potential über das Rohr von der Berührungsfläche
mit der Lösung zum Silberstreifen erzeugt.
Claims (6)
1. Elektrode aus einer mit der Außenseite in Kontakt mit der Lösung stehenden unporösen
Membran und einer mit der Innenseite der Membran in Kontakt stehenden, ein festliegendes Potential
aufrechterhaltenden Anordnung zur potentiometrischen Bestimmung von Sulfidionen in einer
Lösung, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (24) aus hochreinem, silberfreiem
Silbersulfid besteht.
2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (24) aus hochverdichtetem
Material besteht.
3. Elektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (24) dichtend
auf dem offenen Ende eines Hohlkörpers (22) aus elektrisch nicht leitfähigem Material angeordnet
ist.
4. Elektrode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des Hohlkörpers (22) eine
Bezugselektrode (32) angeordnet ist, die über eine Lösung (30) mit praktisch festliegender Silberionenkonzentration
in elektrischem Kontakt mit der Membran (24) steht.
5. Elektrode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die im Inneren des Hohlkörpers (22)
angeordnete Bezugselektrode (32) über einen Körper (30) aus metallischem Silber in elektrischem
Kontakt mit der Membran (24) steht.
6. Elektrode nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugselektrode (32) ein
Metalldraht ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 109 532/323
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3038104C2 (de) | Wasserstoffion-Sensor | |
DE1942379B2 (de) | Elektrode zur potentiometrischen Bestimmung von Ionenaktivitäten in Lösung und Verfahren zu dessen Herstellung | |
DE1133922B (de) | Meßzelle für Meßanordnungen zur elektrolytischen Bestimmung des Gehaltes eines bestimmten Gases in einer Gasströmung | |
DE2548405A1 (de) | Miniatursonde | |
DE2365477A1 (de) | Elektrochemische vorrichtung zur bestimmung des sauerstoffgehaltes eines fludes | |
DE102013101420A1 (de) | Elektrochemischer Sensor | |
DE2950383C2 (de) | Elektrochemische Elektrode sowie Verfahren zur Ausbildung einer auf Ionen ansprechenden Membran für eine elektrochemische Elektrode sowie Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Elektrode | |
DE19714474C2 (de) | Elektrochemischer Sensor und Verfahren zu seiner Herstellung | |
DE2210531A1 (de) | Gerät zur Messung einer Aktivität von Cadmiumionen | |
DE2039924C3 (de) | Sauerstoff-Sensor | |
DE2160101A1 (de) | Vorrichtung zum Steuern der Lichtübertragung bzw. -reflektion | |
DE1598453C (de) | Elektrode zur potentiometrischen Bestimmung von Sulfidionen in einer Lösung | |
DE1598453B2 (de) | Elektrode zur potentiometrischen bestimmung von sulfidionen in einer loesung | |
DE3507183C1 (de) | Metall/Metalloxid-Messelektrode zur pH-Messung | |
EP1480038A1 (de) | Potentiometrische, ionenselektive Elektrode | |
DE2942516C2 (de) | Gasspürelement zum Nachweis von Schwefelwasserstoff | |
DE2538739A1 (de) | Ionensensitive elektrode | |
EP2264445B1 (de) | Coulometrischer Feuchtesensor und entsprechendes Verfahren | |
EP0340654A2 (de) | Potentiometrischer Sensor zur Bestimmung der Sauerstoffaktivität bei niedrigen Temperaturen | |
DE102016206445B4 (de) | Coulometrischer Feuchtesensor mit gelförmigem Elektrolyt und Herstellungsverfahren für einen Coulometrischen Feuchtesensor mit gelförmigem Elektrolyt | |
DE2924694A1 (de) | Elektrochemisches messystem und verfahren unter benutzung dieses elektrochemischen messystems | |
DE3020068A1 (de) | Chemisch empfindliche messzelle | |
DE102016124625A1 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Elektrodenbaugruppe | |
DE2950920C2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen elektrochemischen Bestimmung der Konzentration von gelösten Stoffen | |
DE2204080C3 (de) | Vorrichtung zur Messung der Konzentration einer Gaskomponente in einem Gasgemisch |