DE662516C - Vorrichtung zur Messung der Wasserstoffionenkonzentration - Google Patents

Description

• Vorrichtung zur Messung der Wasserstoffionenkonzentration Die Messung des 1>>I-Wertes erfolgt zumeist mit einer der folgenden Elektroden: Wasserstoffelektrode, Chinhydronelektrode, Glaselektrode oder Antimonelektrode. Es ist bekannt, daß man die Kompensationsapparate zur p.11-Messung mit direkten pH-Ableseskalen versehen kann: jedoch ist für jede Elektrodenart eine besondere Skala notwendig, da die Spannungen, welche die einzelnen Elektroden bei bestimmten PH-Werten zeigen, verschieden sind.
• Es ist nun der Zweck der Erfindung, die Anwendung einer gemeinsamen pi,-Skala für alle Elektroden zu ermöglichen. Für die Chinhydron- und Wässerstoffelektrode ist bereits eine gemeinsame Skala benutzt worden, indem der Spannungsunterschied der beiden Elektroden von 7o4 inV ausgeglichen wurde, indem die eine Elektrode direkt in den von dem Kompensationspotentiometer abzweigenden Meßkreis geschaltet wurde, die andere in Serie mit einem Normalelement von 704. mV. Dieses im Meßkreis angewandte Verfahren setzt aber ein Normalelement geeigneter Spannung voraus, wodurch man an den Zufall gebunden ist, da man nicht willkürlich konstante Elemente jeder beliebigen Spannung herstellen kann.
• Bei der Schaltung nach der Erfindung werden die notwendigen Schaltmaßnahmen, welche von allgemeiner Gültigkeit für alle Elektrodenarten sind, im Hauptstromkreis des Potentialgefällsdralites vorgenommen. Der verwendete Potentialgefällsdralit besteht nach der Erfindung aus zwei Teilen gleichen Widerstandes, welche in p11-Einheiten unterteilt sind und je nach der verwendeten Elektrodenart hintereinander oder parallel geschaltet werden, derart claß die Einregulierung des einen Teiles auf eine bestimmte p1I Spanne automatisch eine gleichzeitige Einregulierung des andern Teiles auf die gleichep«-Spanne ergibt.
• Zum Verständnis der Wirkungsweise der Schaltung ist von den Formeln auszugehen, durch welche die Beziehung zwischen dem Säuregrad pH der Lösung und der Spannung E der Elektroclenkette in dieser Lösung festgelegt ist: Sie lauten z. B. bei i8° bei Benutzung der gesättigten Kalonielbezugselektrode für die: Der auf der rechten Seite der Formel befindliche Ausdruck K ist also entweder positiv oder negativ.
• Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der neuen Anordnung: Der Potentialgefällsdralit bestellt aus den zwei Teilen l'1 (von a bis b) und P2 (von ca bis c), welche mit Hilfe einer pH-Skala eingeteilt sind. Der Widerstand von P, und P2, welcher eine bestimmte Größe haben muß, ist gleich. Diese beiden Teile P1 und P., sind im Fall der Abb. i hintereinandergeschaltet und in Serie mit dem außerdem zum Kompensationspotentiometer gehörigen Widerstand R und der Batterie B zu einem Potentialgefällsstromkreis geschaltet. Wenn dann, wie es bei Kompensationsmessungen üblich ist, durch Einregulieren von R über das Stück P2 unter Kompensation gegen ein Normalelement eine bekannte Spannung gelegt wird, so reguliert sich gleichzeitig der Spannungsabfall über P1 automatisch auf denselben Wert ein, da Widerstand und Stromfluß von P1:gleich demjenigen von P2.ist. Wenn also P2. so einreguliert wird, daß über jedem einem pH-Intervall entsprechenden Teilstück von P2, also z. B. zwischen o und i oder 7 und 8 pH, 57,7 mV liegen (welcher Spannungsbetrag bei 18° einer pH-Änderung um eine Einheit entspricht), so entspricht auch bei P1 einem pI,- Intervall der gleiche Spannungsbetrag.
• Für die Messung mit einer bestimmten Elektrodenart wird dann an P, ein Abgriff an diejenige Stelle der pH-Skala gelegt, welche durch den Wert K auf der rechten Seite der betreffenden Elektrodenformel gegeben ist. Von P2 zweigt der schleifende Abgriff APH ab, dessen Stellung den gemessenen pH-Wert anzeigt. Zwischen den beiden Abgriffen liegt in bekannter Weise der Meßkreis, welcher die Elektrodenkette und das Nullgalvanometer enthält.
• Diese Ausführungen gelten für alle Elektrodenarten' mit negativem K, also z. B. die Wasserstoff- und die Antimonelektrode; für erstere liegt der Meßkreis zwischen A", und A PH , für die zweite zwischen A" und ApH .
• Für Elektroden mit positivem K werden die beiden Teile P1 und P2 parallel geschaltet, wie in Abb. 2 dargestellt. Zu diesem Zwecke wird die Verbindung zwischen'b und d (vgl. Abb. i) gelöst und die Verbindung zwischen b und c und zwischen a und d hergestellt, was durch einen einfachen Umschalter erfolgen kann. P1 und P2 sind jetzt parallel geschaltet; die Stromrichtung in beiden ist entgegengesetzt (vgl. die Pfeile), während sie bei Abb. i gleichsinnig war, dadurch kehrt sich gewissermaßen das Vorzeichen der pH,Skala von P1 um. Auch in diesem Falle erstreckt sich die Einregulierung von P, durch Verstellen von R, welche unter Kompensation gegen ein Normalelement vorgenommen wird, gleichzeitig auf P1, da Stromfluß und Widerstand von P1 und P2 stets gleich sind, so daß auf beiden Teilen des Potentialgefällsdrahtes wieder die PH-Skala in gleicher Weise Gültigkeit hat. Die so geschaltete Kompensationsanordnung ist nun für Elektroden mit positivem K, z. B. -die' Chinhydrönelektrode und Glaselektrode, brauchbar; die Beträge von K werden durch den auf P, gelegenen Abgriff umspannt, und der schleifende Abgriff auf P2 dient zur Einstellung auf den gesuchten Wert, wenn in üblicher Weise mittels des von den Abgriffen abzweigenden Meßkreises die Messung vorgenommen wird. Für die Chinhydronelektrode lieb der Meßkreis zwischen A" und A% , für die Glaselektrode zwischen Ag und Aper .
• Bei der beschriebenen Anordnung dient also die gleiche pH-Skala für die Messung mit allen Elektrodensystemen, wenn die beiden Teile des Potentialgefällsdrahtes je nach dem Wert der verwendeten Elektrodenart für K in der richtigen Weise geschaltet werden. Dabei sind außer derbeschriebenen Ausführungsform auch Abänderungen unter Benutzung des Erfindungsgedankens möglich. ' Zeigt z. B. eine Wasserstoffelektrode gegen die-gesättigte Kalomelelektrode ein Potential von - 400 mV, so wird bei der Kompensation des Meßkreises gegen den zweiteiligen hintereinandergeschalteten Potentialgefällsdraht, nachdem der Abgriff von P1 auf 4,34 eingestellt ist, der zugehörige Wert von 2,59 pH durch die Einstellung des Abgriffes von P2 richtig angezeigt. Ebenso wird z. B. bei Parallelschaltung der beiden Teile und Einstellung des Abgriffes von P1 auf 1,72 für eineGlaselektrode vom Potential-4oo mV (gegen die gesättigte Kalomelelektrode) der zugehörige pH-Wert von 8,65 bei der Kompensation richtig angezeigt, wie sich aus den obigen Ausführungen und den Abbildungen des Potentialgefällsdrahtes ergibt.

Claims (1)

1. PATRNTANSPRUCH: Vorrichtung zur Messung der Wasserstoffionenkonzentration mit einem Kompensationspotentiometer, dadurch gekennzeichnet, daß der Potentialgefällsdraht aus* zwei Teilen gleichen Widerstandes besteht, welche durch eine geeignete Schaltvorrichtung jenach derverwendeten Elektrodenkette in Serie oder parallel geschaltet werden, und daß für Messungen mit Elektrodenketten, in deren formelmäßiger Beziehung zwischen Spannung E und Säuregrad pg der Lösung: der Wert K positiv ist, die beiden Teile des Potentialgefällsdrahtes so geschaltet werden, daß die Stromrichtung in ihnen entgegengesetzt ist, während für Elektrodenketten mit negativem K die beiden Teile des Potentialgefällsdrahtes in der Weise geschaltet werden, daß die Stromrichtung in beiden gleich ist, wobei vom Verbindungspunkt der beiden Teile des Potentialgefällsdrahtes aus der Betrag von K nach der einen Richtung und cler Betrag von pH nach der anderen Richtung durch die Abgriffe, an «welchen der clie Elcktrodenkette entlialtcncte llel3zweig der Kompensationsschaltung abzweigt, abgegriffen wird.