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Reagenzmittel zur Bestimmung der Wasserstoffionenkonzentration Die
Bestimmung der Wasserstoffionenkonzentration erfolgt bekanntlich elektrometrisch
oder kolorimetrisch.
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Die elektrometrischen Methoden sind im allgemeinen für Laboratoriumsarbeiten
von großer Genauigkeit bestimmt. Sie erfordern eine kostspielige und empfindliche
Apparatur, die schwierig zu bedienen ist und daher eine gewisse Schulung benötigt.
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Die kolorimetrischen Methoden sind zwar weniger genau, aber leichter
zu handhaben. und werden daher sowohl im Laboratorium als auch in der Industrie
häufig benutzt. Bei allen kolorimetrischen Verfahren wird die zu untersuchende Flüssigkeit
in Berührung mit einem organischen Farbstoff gebracht, der die pH-Werte der Lösung
durch Farbumschläge anzeigt und daher als Farbindikator bezeichnet wird.
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Im allgemeinen gibt man einige Tropfen einer Lösung des passend gewählten
Farbstoffes zu der Flüssigkeit, deren PH zu bestimmen ist, hinzu. Die beobachtete
Färbung wird mit der Farbumschlagsreihe des betreffenden Farbstoffes verglichen
und zeigt so angenähert den PH-Wert .an.
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Die Beobachtung geschieht im durchfallenden Licht in Neßler-Gläsern,
Reagenzgläsern, Kapillarröhrchen, Uhrgläsern usw. Eine Abart des Verfahrens besteht
darin, daß der Farbstoff nicht in flüssiger Form, d. h. in Lösung, angewandt wird,
sondern auf einer kleinen Gelatine- oder Cellulosefolie niedergeschlagen. Auf dieser
wird die durch die Reaktion der zu prüfenden Flüssigkeit hervorgerufene Farbtönung
beobachtet.
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Eine weitere Abänderung der üblichen kolorimetrischen Methoden ist
die sog. Tüpfelmethode. Hierbei werden Proben der zu untersuchenden Lösungen in
kleinen, nahe beieinander angeordneten Vertiefungen der sog. Tüpfelplatte mit dem
Farbindikator versetzt und hinsichtlich ihrer Farbtönung verglichen.
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In jedem Falle sind die für diese Verfahren erforderlichen Handgriffe
zwar einfacher als diejenigen der elektrometrischen Methoden, erfordern aber immerhin
Sorgfalt sowie zerbrechliche und empfindliche Hilfsmittel, wie Kapillar- oder andere
Röhrchen, Farbreihen usw. Im übrigen ist es aber dem mit diesen Verfahren vertrauten
Chemiker bekannt, daß die Vergleichsfarbreihen unbeständig sind, teils wegen der
Unbeständigkeit mancher Farbstoffe selbst, teils deshalb, weil man nur sehr schwer
neutrale Gläser findet, die kein Alkali .an die in ihnen befindliche Lösung abgeben.
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. Es kommt ferner hinzu, daß die Eigenfärbung der zu untersuchenden
Flüssigkeiten die kolorimetrische Bestimmung stört. Infolgedessen lassen sich stark
gefärbte Lösungen mit Hilfe der bisher bekannten kolorimetrischen Methoden nicht
auf ihren pH-Wert untersuchen.
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Es ist nun gefunden worden, daß sich alle
diese Nachteile
beseitigen lassen, wenn das Reagenzmittel zur Bestimmung der Wasserstoffionenkonzentration
als fester Stift ausgebildet ist, der Farbindikatoren in Vereinigung mit einer neutralen,
stark reflektierenden Trägersubstanz enthält.
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Als Farbindikatoren können zur Herstellung der Reagenzstifte gemäß
der Erfindung z. B. verwendet werden: Alizarinrot, Bromphenolblau, Kongorot, Thymolblau
u. dgl.
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Als Trägersubstanzen können gemäß der Erfindung neutrale, unlösliche
oder schwerlösliche; von Säuren und Basen schwer angreifbare Stoffe mit großem Lichtreflexionsvermögen
verwendet werden; insbesondere sind hierfür weiße oder gefärbte, anorganische oder
organische Pigmente geeignet.-Als anorganische Trägersubstanzen -.erden z. B. folgende
genannt: Bariumsulfat, Bariumchromat, Zinksulfid, Magnesiumsilicat, Kaolin -u. dgl.
Als organische Trägersubstanzen können z. B. folgende verwendet werden: Stärke,
Kondensationsprodukte aus Formaldehyd und Phenolen, Harnstoff oder deren Derivaten.
Schließlich können auch gemischt anorganisch-organische Trägersubstanzen verwendet
werden, so z. B. Zinkstearat. Die genannten Stoffe können sowohl einzeln für sich
als auch in Mischung miteinander als Trägersubstanzen verwendet werden. Die Anwendung
einer farbigen Trägersubstanz kann dazu benutzt werden, die Lage eines bestimmten
Punktes innerhalb des Bereiches eines Farbindikators zu verschieben oder schärfer
hervorzuheben.
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Die Vereinigung der Farbindikatoren mit der Trägersubstanz erfolgt
durch einfaches Vermischen oder durch vorangehende Anfärbung, Verbindung oder Lackierung
der Trägersubstanz mit dem- Indikatorfarbstoff. Je nach der Färbekraft des Indikatorfarbstoffes
werden zur Herstellung der Reagenzstifte 0,25 bis 5% des Farbindikators mit der
Trägersubstanz vermischt.
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Aus dieser Mischung wird der Reagenzatift in üblicher Weise bereitet
und verformt. Der Reagenzstift kann sowohl als solcher als auch in. Minenhalterin-
angewendet werden.
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. Mit den für die kolorimetrischen Methoden gebräuchlichen Farbindikatoren,
deren aneinandergereihte Umschlagbereiche alle in Betracht kommenden pH-Werte zu
bestimmen erlauben, erhält man eine Reagenzstiftreihe, die die kolorirnetrische
.PH-Bestimmung mit äußerster Einfachheit und Geschwindigkeit durchzuführen gestattet.
Man braucht nämlich - däri.n besteht ein wesentlicher Vorteil des Reagenzmixtels
nach der Erfindung-nur die folgenden Maßnahmen zu ergreifen: Ein Tropfen der zu
untersuchenden Lösung wird auf einen Streifen Analysenfiltrierpapier gebracht und
der Papierstreifen auf ein Glasplättchen oder eine andere .geeignete Unterlage gelegt.
Über die angefeuchtete Stelle fährt man leicht mit dem Reagenzstift. Die Farbe des
Striches, in Beziehung zur spezifischen Umschlagsskala des benutzten Stiftes gesetzt,
zeigt dann augenblicklich den gesuchtenpH-Wert an. Erforderlichenfalls kannmau den
Versuch sofort mit einem anderen Reagenzstift wiederholen, dessen Umschlagspunkt
näher an dem gefundenen Wert liegt, wobei die mit den verschiedenen Indikatoren
gefundenen Werte sich bestätigen. So findet man das gesuchte EYgebnis mittels einiger
Reagenzstiftstriche in wenigen Sekunden.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Vergleichsreihen,
wenn sie in manchen Fällen aus Pufferlösungen von bekanntem pH auch leicht bei eintretendem
Bedarf hergestellt werden können, zur Steigerung der Meßgenauigkeit entbehrlich
sind, da einerseits wegen der großen Auswahl der zur Verfügung stehenden Indikatoren
und daher der Umschlagbereiche die einzelnen Bereiche eng abgegrenzt sind und man
andererseitg wegen der leichten Handhabung der Reagenzstifte die verschiedenen Bereiche
mit großer Geschwindigkeit vergleichen kann.
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Ein anderer großer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die Eigenfärbung
-der zu untersuchenden Lösungen bei der PH-Bestimmung nicht berücksichtigt zu werden
braucht. Das beruht darauf, daß die Beobachtung der Indikatorfarbe in dem Licht
erfolgt, das von denn durch die Trägersubstanz hervorgerufenen Strich reflektiert
wird. Hierbei wird der Farbton durch die Eigenfärbung der zu untersuchenden Lösung
praktisch nicht beeinflußt, wie es bei der Beobachtung im durchfallenden Licht bei
einiger Schichtdicke der Fall ist. So kann man überraschend leicht den pH-Wert einer
stark grünen Chromlösung oder einer braunen Melasse bestimmen.
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Schließlich hat die Erfindung erhebliche praktische Bedeutung dadurch,
daß wegen der raschen Arbeit mit dem neuen Reagenzstift der Anwendungsbereich der
kolorimetrischen-Methode, die nunmehr -von allen Farbstofffläschchen, Glasgefäßen
und sonstigen zerbrechlichen !oder sorgfältig zu behandelnden Einrichtungen befreit
wird, sehr stark erweitert wird.
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Der Chemiker kann im Laboratorium und der Fabrik den Reagenzstift
bei sich in der Tasche tragen. Es genügt - und hierin liegt das durchaus neue und
eigenartige Wesen der Erfindung ; auf einem in Behandlung befindlichen Wollfaden,
einem Stückchen Papierbrei oder einer in Arbeit befindlichen Haut mit dem Stift
einen Strich anzubringen, um augenblicklich den pH-Wert festzustellen.