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Vorrichtung zur automatischen Durchführung elektrometrischer Titrationen
Die manuelle Ausführung einer elektrometrischen Titration ist eine sehr zeitraubende
und höchste Aufmerksamkeit erfordernde Aufgabe, die man in Laboratorien, wo serienmäßig
viele elektrometrische Titrationen ausgeführt werden müssen, nur sehr zuverlässigen
und teuer bezahlten Hilfskräften anvertrauen kann.
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Eine Einrichtung, die den ganzen Verlauf der Titration automatisch
registriert, stellt daher ein wertvolles Hilfsmittel des analytischen Laboratoriums
dar.
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Es ist bereits eine Einrichtung zur selbsttätigen Analyse bzw. elektrometrischen
Titration bekannt, bei der mittels eines Eintauchstabes aus einem Überlaufgefäß
allmählich Reagenslösung verdrängt und der zu untersuchenden Lösung. zugesetzt wird.
Dabei zeichnet ein mit dem Eintauchkörper starr verbundener Schreibarm auf einem
Registrierblatt entsprechend der Bewegung des Eintauchkörpers eine Kurve auf. Wird
infolge der Zugabe der Reagenslösung ein bestimmter Zustand der zu untersuchenden
Lösung bzw. bei elektrometrischer Kontrolle derselben, z. B. mit Hilfe einer Wasserstoffelektrode,
ein bestimmtes Potential erreicht, so wird der Schreibarm in seine Nullstellung
zurückgeführt. Aus der Länge der bis dahin aufgezeichneten Kurve wird die bis zu
diesem Zeitpunkte aus der Überlaufbürette verdrängte Menge Reagenslösung ermittelt.
Es wird also bei der bekannten Einrichtung nur die dem End- oder Umschlagspunkt
entsprechende Menge an Titrierflüssigkeit festgestellt. Der Zustand des Reagensgemisches
in allen Stadien bis zur Erreichung des kritischen Punktes in Abhängigkeit von der
zugefügten Menge Reagenslösung, wie ihn eine elektrometrische Titrationskurve erkennen
läßt, äußert sich in der Aufzeichnung der bekannten Vorrichtung nicht. Von einer
automatischen elektrometrischen Titrationseinrichtung muß man aber verlangen, daß
sie für jeden Augenblick der Titration ein eindeutiges Bild von den chemischen Vorgängen
liefert, die sich bis zu diesem Augenblick in der Reaktionslösung abgespielt haben.
'Nicht allein die Feststellung des End- oder Umschlagspunktes einer Titration ist
von Wert, vielmehr gestattet eine präzise elektrometrische Titration, aus der Form
der Titrationskurve viel weitergehende Schlüsse zu ziehen. Man kann z. B. aus dem
Verlauf der Titrationskurve die chemische Natur einer Säure beurteilen, Spuren gelöster
Kohlensäure aus der Luft mit feststellen, ganz geringe Verunreinigungen von Schwefelsäure
mit schwefliger Säure ermitteln; bei der Titration von Stählen läßt sich in einem
Arbeitsgang aus den verschiedenen «'endepunkten der Kurve der Gehalt an den verschiedenen
Bestandteilen entnehmen.
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die es ermöglicht, solche
elektrometrischen Titrationskurven selbsttätig aufzunehmen. Bei derselben wird in
bekannter Weise eine mittels eines Eintauchstabes betätigte t berlaufbürette
benutzt.
Nach der Erfindung ist der Eintauchstab mit dem Fortbewegungsmechanismus des Registrierstreifens
mechanisch gekuppelt, auf welchem das für die elektrometrische Titration verwendete
elektrische Meßinstrument die Potentialregistrierung des Meßelektrodensystems vornimmt.
So wird auf dem Kurvenstreifen gleichzeitig mit den Potentialen die bis zur Erreichung
der einzelnen Potentiale zugeflossene Menge Reagenslösung automatisch registriert.
Die Anordnung verbindet erstmalig den Vorteil einer vollständigen elektrometrischen
Titrationskurve mit demjenigen der selbsttätigen Aufzeichnung.
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Ein Beispiel einer solchen Anordnung ist in der Fig. r der beiliegenden
Zeichnung dargestellt.
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Zur Messung der Spannung des Elektrodensystems dient ein selbstregistrierendes
Voltmeter, das in kurzen Zeitintervallen die Stellung des Zeigers 1V auf ein Kurvenpapier
aufzeichnet. Zur Fortbewegung dieses Registrierstreifens dient eine um ihre 'Achse
rotierende Trommel. Äuf der Trommelachse befindet sich eine Scheibe I_, auf deren
Umfang ein Band I aufgewickelt ist. Am Ende des Bandes ist ein Stab A befestigt,
der in ein überlaufgefäß eintaucht, aus dem beim Einsenken.. des Stabes die verdrängte
Lösung abfließen kann. Diesem Eintauchgefäß kann eine für Titrationen besonders
geeignete Form gegeben werden. Es kann z. B. die Form eines zweischenkligen kommunizierenden
Rohres mit Reservoirerweiterungen H, G, B, C und einem verschließbaren Überlauf
D
erhalten. Die Bandscheibe L hat einen Durchmesser, der bei den für den Eintauchkörper
gewählten Massen eine Flüssigkeitsverdrängung im Überlaufgefäß nach einer Trommelumdrehung
bedingt, wie man sie für den Maßstab der aufzuzeichnenden Titrationskurv e für wünschenswert
hält.
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Bestimmten Fortschritten des Registrierstreifens entsprechen also
bestimmte Volumina ausgelaufener Titrierflüssigkeit.
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Bei dieser Anordnung zeichnet demnach der Schreiber des selbstregistrierenden
Voltmeters mit jedem Registrierpunkt erstens die Spannung der Titrationselektroden
auf, die man in Richtung der einen Koordinate des Registrierstreifens ablesen kann
(Fig. 2). Gleichzeitig gibt jeder Registrierpunkt an, wiev iel Kubikzentimeter Titrierflüs.igkeit
vom Beginn der Titration an bis zu dieser Registrierung zugegeben sind. Die Ablesung
letzteren Wertes erfolgt in Richtung der anderen Koordinate des Registrierstreifens.
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An Stelle eines Bandes, das aus einem nicht dehnbaren und wenig gegen
Temperatur und Feuchtigkeit empfindlichen Material bestehen muß, also etwa aus Stahl,
kann natürlich auch ein anderer geeigneter Übertragungsmechanismus die Drehung der
Trommelachse in die Verschiebung des Eintauchkörpers verwandeln. So läßt sich am
oberen Ende des Eintauchkörpers eine Zahnstange befestigen, die an entsprechender
Stelle in ein Zahnrad auf der Achse der Registrierstreifentrommel eingreift.
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Auch kann ein solcher Übertragungsmechanismus derart gebaut sein,
daß er die Einschaltung mehrerer Übersetzungen gestattet. Dadurch kann dann die
Titrationskurve in verschiedenem Maßstab aufgezeichnet werden.
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Endlich ist es auch möglich, mit der Achse einer und derselben Registriertrommel
mehrere Tauchkörper zu verbinden, so daß, falls das Registrierinstrument ein Vielfachsdireiber
ist, mehrere Titrationen gleichzeitig ausgeführt und auf demselben Streifen registriert
werden. Dies bedeutet bei der langen Dauer elektrometrischer Titrationen einen großen
Zeitgewinn und Ersparnis an Arbeitskräften.