DE834599C

DE834599C - Determination of chemical indicator colors

Info

Publication number: DE834599C
Application number: DEP3586A
Authority: DE
Inventors: Dr Friedrich Vandrey
Original assignee: MUSTER SCHMIDT BERLINER MUSTER
Current assignee: MUSTER SCHMIDT BERLINER MUSTER
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1952-03-20

Description

Ermittlung von chemischen Indikatorfärbungen Für die Fesststellung der pH-Werte oder für die Ermittlung von Konzentrationen gewisser chemischer Stoffe in Lösungen verwendet man seit langer Zeit gewisse Farbindikatoren, die bei Zusatz der Prüflösungen ihre Farbe ändern bzw. einen bestimmten Farbumschlag zeigen. Es gibt eine ganze Reihe von Indikatoren, deren Farbton sich allmählich ändert, so daß kein eigentlicher Umschlag beim Titrieren entsteht, sondern eine ständige regelmäßige Farbänderung, beispielsweise bei der p-Wert-Bestimmung je nach dem bestehenden pH-Wert.Determination of chemical indicator colors For the fixed position the pH values or for the determination of concentrations of certain chemical substances Certain color indicators have been used in solutions for a long time, with the addition of of the test solutions change their color or show a certain color change. It are quite a number of indicators, the hue of which changes gradually, so that no actual change occurs during titration, but a constant and regular one Change in color, for example when determining the p-value, depending on the existing pH-value.

Um nun beispielsweise solche pH-Werte zu bestimmen, ist man dazu übergegangen, Farbskalen aufzustellen von einer Reihe, beispielsweise Ig verschiedenen Farbtönen, unter denen jeweils der zugehörige pH-Wert vermerkt ist. Es hat sich aber immer wieder gezeigt, daß der Vergleich des Farbtones einer gefärbten durchsichtigen Lösung mit einer Farbskala gewisse Schwierigkeiten zeigt und Anlaß zu Ungenauigkeiten gibt. In order to determine such pH values, for example, one is there passed over to set up colored scales from a series, for example Ig different Color shades, under which the associated pH value is noted. It has but repeatedly shown that the comparison of the hue of a colored transparent Solution with a color scale shows certain difficulties and gives rise to inaccuracies gives.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es nun, die Erzeugung einer Färbung, die ebenfalls in der Durchsicht gesehen werden kann, durchzuführen und so mit der zu prüfenden Lösung in der Durchsicht, beispielsweise in Kolorimetervornchtungen, auf beste Weise zu vergleichen. Für die Herstellung dieser Vergleichsfärbungen dient die Überlegung, daß bei einfachen Indikatoren zwei Grenzfarben vorliegen, die beispielsweise bei pH-Bestimmungen im stark alkalischen und im stark sauren Gebiet liegen. Bei den einfachen Indikatoren liegen die Dinge nun so, daß der als Indikator dienende Farbstoff in zwei verschiedenen Formen vorliegt, beispielsweise beim Kongorot in einer roten Form beim pn-Wert 4,0 und in einer bläulichen Form beim pH-Wert I, O. Alle zwischenliegenden pH-Werte sind Mischfarben, die sich aus diesen beiden Farbe zusammensetzen. The present invention is now to produce a Coloring, which can also be seen in the review, to carry out and so with the solution to be checked in review, for example in colorimeter devices, to compare in the best way. Used for the production of these comparative colors the consideration that with simple indicators there are two border colors, for example in the case of pH determinations are in the strongly alkaline and in the strongly acidic area. at With the simple indicators things are now such that the one serving as an indicator The dye comes in two different forms, for example Congo red in a red shape at pn value 4.0 and in a bluish form at pH value I, O. All intermediate pH values are mixed colors that result from these put the two colors together.

Wenn man nun durchsichtige Keile mit einem Farbstoff färbt, der spektralanalytisch möglichst genau mit dem Rot des Kongorots übereinstimmt, und einen zweiten ganz geleichen Keil mit einem Farbstoff, der ddm Blau des Kongorots entspricht, und diese kele so übereinander legt, daß jeweils das dicke Ende des einen Keiles über das dünne des anderen zu liegen kommt, so erhält man in der Durchsicht alle Mischfarben, die den verschiedenen pH-Werten für diesen Indikator entsprechen. Eine derartig zusammengesetzte Keilkombination kann man dann an Hand bekannter PH-Einstellungen eichen und die so geeichte Keilkombination zum Vergleich verwenden. If you now color transparent wedges with a dye, that is by spectral analysis matches the red of the Congo red as closely as possible, and a second completely equal wedge with a dye which corresponds to the blue of the Congo red, and this kele in such a way that the thick end of one wedge over the thin one of the other comes to rest, then you get all mixed colors in the review, which correspond to the different pH values for this indicator. One of those Compound wedge combinations can then be determined using known PH settings calibrate and use the calibrated wedge combination for comparison.

Um solche Filter herstellen zu können, ist es notwendig, daß der Indikator immer in der gleichen Menge der zu prüfenden Lösung zugesetzt wird, z. B. bei allen Messungen stets zu 9,8 cm3 Lösung (),2 cm3 einer 0,02% igen alkoholischen Lösung von Phenolrot. Beim Beispiel des Phenolrots, dessen Umschlaggebiet von PH = 6, (gelb) bis 8,4 (rot) liegt, stellt man sich dann zur Bestimmung der beiden Grenzfarben zwei Lösungen vom PH-Wert, z. B. 5, o und Io,o, her, versetzt 98 cm3 von jeder mit 2 cm3 Phenoltotlösung, füllt sie in eine Kuvette von beispielsweise 5 cm Schichtdicke und mißt ihre Absorptionskurve mit einem Spektralphotometer. Man hat dann noch für jede dieser beiden Grenzfarben eine Kombination von Farbstoffen zu bestimmen, mit denen sich das zur Herstellung der Keile benutzte Material, beispielsweise Gelatine, gut anfärben läßt und die zusammen möglichst die gleichen Absorptionskurven erzeugen wie die beiden Formen des Indikators. In order to produce such filters, it is necessary that the Indicator is always added in the same amount of the solution to be tested, e.g. B. for all measurements always to 9.8 cm3 solution (), 2 cm3 of a 0.02% alcoholic solution Solution of phenol red. In the example of the phenol red, whose area of transition from PH = 6, (yellow) to 8.4 (red), one then places oneself to determine the two Border colors two solutions of the pH value, e.g. B. 5, o and Io, o, her, offset 98 cm3 each with 2 cm3 dead phenol solution, fill them into a cuvette of, for example 5 cm layer thickness and measure its absorption curve with a spectrophotometer. Man then has a combination of dyes for each of these two border colors to determine with which the material used to manufacture the wedges, for example Gelatin, can be stained well and together have the same absorption curves as possible generate like the two forms of the indicator.

Diese Aufgabe kann auf rechnerischem Wege nach bekannten Methoden stets mit praktisch ausreichender Genauigkeit gelöst werden. Mit diesen Farbstoffen in den berechneten Konzentrationen werden nun zwei Keile hergestellt und in der beschriebenen Weise übereinandergelegt, man erhält dann für den betreffenden Indikator einen durchsichtigen Farbmaßstab, der alle Übergänge zwischen seinen beiden Grenzfarben bei den gewählten Bedingungen (Konzentration des Indikators in der zu prüfenden Lösung und Schichtdicke der Lösung) zeigt, und zwar sind alle Zwischenfarben des Keiles ihrem Aussehen und auch ihrer spektralen Zusammensetzung nach zwangsläufig richtig, wenn dies für die beiden Grenzfarben zutrifft, Eine derartig zusammengesetzte Keilkombination kann man dan an Hand bekannter pH-Einstellungen eichen und die so geeichte kelkombinaht ion zum Vergleich verwenden. Bei maocheii Indikatatoren, z. B. auch beim Phenolrot, erhält man auf deies Weise zu ungünstige Verteilungen der pH-Werte auf der Skala, da bei geleicher Konzentration und Schichtdicke die gelbe Form des Phenolrots wesentlich geringere maximale Absorption zeigt als die rote und sich deshalb die Werte am gelben Ende der Keilkombination zusammendrängen und am roten Ende auseinanderziehen. Es ist daher in solchen Fällen günstiger, die Keilkombination so herzustellen, daß beispielsweise ihr gelbes Ende einer größeren Schichtdicke der Lösung in Kolorimeterrohr entspicht als ihr rotes Ende. Da die meisten Kolorimeter eine Einrichtung zum Verändern der schichtdicke besitzen, bedeutet dies keine wesentliclle Erschwerung der Messung.This task can be performed computationally using known methods can always be solved with practically sufficient accuracy. With these dyes Now two wedges are made in the calculated concentrations and in the superimposed in the manner described, one then obtains for the relevant indicator a transparent color scale that shows all transitions between its two border colors under the chosen conditions (concentration of the indicator in the test Solution and layer thickness of the solution) shows, namely all intermediate colors of the Keiles inevitably according to their appearance and also their spectral composition correct, if this applies to the two border colors, such a composite one Wedge combinations can then be calibrated using known pH settings and so on use calibrated kelkombinaht ion for comparison. With maocheii indicators, e.g. B. also with phenol red, one obtains in this way too unfavorable distributions of the pH values on the scale, because with the same concentration and layer thickness the yellow The phenol red form shows significantly lower maximum absorption than the red one and therefore the values at the yellow end of the wedge combination crowd together and pull apart at the red end. It is therefore more advantageous in such cases to use the wedge combination to produce so that, for example, their yellow end of a greater layer thickness the solution in the colorimeter tube corresponds to its red end. As most colorimeters have a device for changing the layer thickness, this does not mean an essential one Difficulty measuring.

Ein besonderer Vorteil der so hergestellten Farbmaßstäbe ist, daß die Farbgleichlleit zwischen Lösung und Farbmaßstab beim Wechsel der Beleuchtungsart, z. B. von Tageslicht zu Glühlampenlicht, erhalten Bleibt, da sie auf der Gleichheit der spektralen Absorlptionskurve beruht. während beispielsweise Farbaufstriche sich in allgemeinen nnr so herstellen lassen, daß genaue farbgleichheit unter für eine bestimmet Beleuchtung, z. R. mittleres Tageslicllt, erreicht wird und z. B. beim Wechsel voll Tageslicht zu künstlichem Licht unter Umständen beträchtliche Ahweichungen beobachtet werden können. A particular advantage of the color rulers produced in this way is that the color match between the solution and the color scale when changing the type of lighting, z. B. from daylight to incandescent light, remains as it is based on the equality the spectral absorption curve is based. while, for example, paints themselves in general nnr can be produced in such a way that exact color equality under for one determines lighting, e.g. Usually mean daylight, is reached and z. B. at Switching from full daylight to artificial light may vary considerably can be observed.

Die verwendeten Keile können auf tlie verschiedenste Art hergestellt werden. The wedges used can be made in the most varied of ways will.

Die einfachste Methode zur Herstellung der Keile ist wohl, eine in der beschriebenen Weise angefärbte gelatinelösung auf einen schwach geneigten Glasstreifen aufzugießen, wobei man die Menge der Gelatinelösung so hemiL3t, daß sie auf dem waagerecht liegenden Streifen eine Schicht biden würde, die gerade halb so hoch ist wie die Erhöhung des oberen Endes des Streifens; man erbtit dann am unteren Ende Eine Schichtdicke nahezu gleich der Erhöfhung des oberen streifienendes; nach dem oberen Ende zu nimmt die Schichtdicke dann gleichmäßig bis fast auf Null ab. Man verwendet nicht zu konzentrierte Gelatinelösungen (etwa 3 bis 4%), gießt möglicht warm (etwa 50) voin oheren Ende aus die nötige Menge aus einer geteilten Pipette auf den etwas vorgewärmten Streifen auf und verteilt tlie Lösung mit einem Glasstab auf dem Streifen, um ein gutes Verlaufen zu erreichen. Die größte Schichtdicke (Erhöhung des oberen Endes) wöhlt man zweckmäßig etwa gleich I,j bis höclistens 2 mm, dickere Schichten trocknen nicht schlierenfrei auf. Nach dem Erstarren der Gelatine stellt man die Streifen senkrecht in ein Trockengestell und läßt am staubfreien Orte trocknen. Probably the easiest method of making the wedges is to use an in gelatin solution colored in the manner described on a slightly inclined glass strip pour up, the amount of gelatin solution so hemiL3t that it on the horizontally lying strips would biden a layer that is just half that high is like raising the top of the strip; one then inherits from the lower End A layer thickness almost equal to the elevation of the upper strip end; after Towards the upper end, the layer thickness then decreases evenly to almost zero. Gelatin solutions that are not too concentrated (about 3 to 4%) are used, pour as possible warm (about 50) from the upper end the required amount from a divided pipette on the slightly preheated strip and spread tlie solution with a glass rod on the strip to get a good flow. The greatest layer thickness (increase of the upper end) it is expedient to choose approximately equal to I, j up to a maximum of 2 mm, thicker Layers do not dry streak-free. After the gelatin has solidified, it provides the strips are placed vertically in a drying rack and left to dry in a dust-free place.

Je zwei Keile in den beiden grenzfarben werden dann mit Kanadabalsm zusammengekittet oder durch Kleberstreifen verbunden. Grundsätzlich Können die Keile auch z. B. zus in der Masse gefärbten Glaskeilen bestehen oder auch aus gefirbtem Kunstharz. Die äußere Form der Keile kann, wie bolzen bei dem Beispiel des Aufgießens auf einen geneigten Glasstreifen, rechteckig sein oder auch z. B. kreisbogenförmig, so daß man beim vorbeidrehen der Keilkombination z. B vor dem Schauloch eines Kohlorimeters die verschiedenen Färbungen sieht nlld die zugehörigen Ph Werte oder Konzentrationen an einer Skala ablesen kann.Two wedges in each of the two border colors are then made with Canada balsm cemented together or connected by adhesive strips. Basically, the wedges can also z. B. also made of glass wedges colored in the mass or colored Synthetic resin. The external shape of the wedges can, as in the case of the example of the infusion, be bolts on an inclined glass strip, be rectangular or z. B. circular arc, so that when turning past the wedge combination z. B in front of the viewing hole of a Kohlorimeter the different colors can be seen in the corresponding Ph values or concentrations can be read on a scale.

Alle derartigen Vorrichtungen sintl zur Durchführung des mitgeteilten Erfindungsgedankens brauchbar, sofern die Lichtabsorptionskurven der Einzelkeile möglicht genau der Lichtabsorption deR hcitlen Greuzfarben des Indikators entsprechen.All such devices are used to carry out the communicated Concept of the invention useful, provided the light absorption curves of the individual wedges correspond as precisely as possible to the light absorption of the white gray colors of the indicator.

Die erfindungsgemäße Keilvorrichtung ist wesentlich brauchbarer als beispielsweise das Übereinanderlegen verschieden gefärbter Glasplättchen in verschiedener Dicke, weil geratle die richtige Kombination der beiden Grenzfarben bei den Keilen zwangsläufig eintritt ; fernerhin ist auf dem durch die hLeilkombination erzeugten stetigen Farbmaßstab das Schätzen von Zwischenwerten leichter und genauer möglich als beispielsweise in einer stufenförmig veränderlichen Reihe von Filtern. Als besonderer Vorteil der bei den Keilkombinat ionen zwangsläufig mit der spektralen Richtigkeit der Grenzfarben verbundenen spektralen Richtigkeit auch aller Zwischenfarben sei noch hervorgehoben, daß ein derartiger Farbmaßstab auch ohne weiteres Verwendung finden kann, wenn die zu prüfende Lösung vor dem Zusatz des Indikators bereits eine Eigenfärbung besitzt, was in der Praxis manchmal der Fall ist. In diesem Fall hat man nur vor den Farbmaßstab eine Kuvet t e der gleichen Schichtdicke wie die, in der die zu prüfende Lösung mit dem Indikator ist, zu setzen und sie gleichfalls mit der zu prüfenden Lösung, jedoch ohne Zusatz des Indikators, zu füllen (genau genommen: mit der Lösung, der die gleiche Menge des reinen Lösungsmittels des Indikators zugefügt wurde wie in der anderen Kuvette Indikatorlösung verwendet wurde). Ebenso kann man auch vor die Meßkuvette und den Farbmaßstab zwei gleiche Farbfilter setzen und hierdurch in manchen Fällen den Farbtonabstand der beiden Grenzfarben des Indikators vergrößern und so die Genauigkeit der Messung steigern. In diesen Fällen handelt es sich ja immer um subtraktive Farbenmischungen, für die die spektrale Richtigkeit der Farbfilter wesentlich ist. The wedge device of the invention is much more useful than for example, the superimposition of differently colored glass plates in different Fat because I guess the right combination of the two border colors inevitably occurs at the wedges; furthermore is on the by the healing combination generated constant color scale making the estimation of intermediate values easier and more accurate possible as, for example, in a stepwise variable series of filters. As a particular advantage of the wedge combinations inevitably with the spectral Correctness of the border colors connected spectral correctness also of all intermediate colors it should also be emphasized that such a color scale can also be used without further use can find if the solution to be tested already has a Has its own color, which is sometimes the case in practice. In this case it has just put a envelope of the same layer thickness as the one in which is the solution to be tested with the indicator, and they likewise to be filled with the solution to be tested, but without the addition of the indicator (exactly taken: with the solution containing the same amount of the pure solvent of the indicator was added as in the other cuvette indicator solution was used). as well you can also put two identical color filters in front of the measuring cuvette and the color scale and as a result, in some cases, the hue difference between the two boundary colors of the indicator increase the accuracy of the measurement. In these cases it acts It is always about subtractive color mixtures for which the spectral correctness the color filter is essential.

Mögliclhste spektralanalytische Übereinstimmung der Vergleichsfarben mit den Indikatorfarben ist erwünscht, da nur dann auch die Mischfarben den Indikatormischfarhen entsprechen und außerdem nur so das Arbeiten auch bei künstlichem Licht möglich ist. Best possible spectral analytical agreement of the comparison colors with the indicator colors is desirable, since only then also the mixed colors correspond to the mixed indicator colors and this is the only way to work with artificial light is.

Etwas schwierigere Verhältnisse treten ein bei gewissen, nicht ganz einfachen Indikatoren, wie z. B. beim Thymolblau, das in drei Modifikationen besteht. Somewhat more difficult conditions arise with certain, not entirely simple indicators such as B. with thymol blue, which consists of three modifications.

Hier zeigt sich aber, daß es möglich ist, die Farbumschläge durch zwei getrennte Keilkombinationen vollkommen wietlerzugeben, da die Farbgebiete bei diesen Indikatoren ziemlich scharf voneinander getrennt liegen.But here it is shown that it is possible to cause the color changes to give two separate wedge combinations completely, since the color areas at these indicators are quite sharply separated from each other.

Noch schwieriger wird die Wiedergabe bei Universalindikatoren, wie sie beispielsweise von der Firma Merc k in den Handel gebracht werden, bei denen sich die Umsehlaggebiete überlagern und die im allgemeinen aus einem Gemisch von mehreren Indikatoren bestehen; aber auch hier ist die Zerlegung der verschiedenen Farbgebiete in einzelne Systeme von Keilen meistens möglich unter sinngemäßer Anwendung der auseinandergesetzten Grundsätze. Reproduction is even more difficult with universal indicators, such as they are marketed, for example, by the company Merc k, where the Umsehlaggebiet overlap and generally consist of a mixture of exist several indicators; but here, too, is the decomposition of the various Color areas in individual systems of wedges are mostly possible with appropriate application of the principles set out.

Bisweilen kommt man mit je einem Keilpaar für die einzelnen Gebiete nicht immer aus, sondern muß in manchen Teilen der Skalen Kombinationen von mehreren Keilen verwenden. Es läßt sich sogar theoretisch zeigen, daß auch dies nur eine Näherungs-. lösung ist, die jedoch für praktische Bedürfnisse immer ausreicht, und daß man bei Indikatoren, die mehr als zwei farbgebende Komponenten in ihren Lösungen besitzen, grundsätzlich das gesamte Verhalten nicht mehr durch gleichmäßig linear zunehmende Farbkeile darstellen kann, die mit den Komponenten gleiche Absorptionseigenschaften haben, sondern daß man jede Komponente durch eine absorptionsgleiche Farbstoffschicht darstellen muß, deren Dicke nach einem von Fall zu Fall verschiedenen Gesetz in komplizierterer Weise veränderlich ist. Praktisch reicht man natürlich immer mit einer Teilung der Farbskala in mehrere Bereiche aus (für den Merckschen Universalindikator etwa die beiden Bereiche von PH =4 bis PH = 6 und von P11 = 6 bis p11 = 9) unter eventueller Hinzunahme kurzer Hilfskeile in der Umgebung der Teilpunkte der Gesamtskala, die das Übereinandergreifen der einzelnen Umschlaggebiete nachbilden sollen, da man ja jede Kurve angenähert durch einen Streckzug darstellen kann. Sometimes you come with a pair of wedges for each area not always off, but rather must be combinations of several in some parts of the scales Use wedges. It can even be shown theoretically that this is only one Approximate. is a solution that is always sufficient for practical needs, and that you have indicators that have more than two coloring components in their solutions possess, basically the entire behavior no longer through uniformly linear increasing color wedges can represent the same absorption properties as the components but that each component is covered by a dye layer with the same absorption must represent the thickness of which in accordance with a law which differs from case to case in is changeable in a more complicated way. In practice, of course, one is always sufficient a division of the color scale into several areas (for the Merck universal indicator about the two ranges from PH = 4 to PH = 6 and from P11 = 6 to p11 = 9) below possible addition of short auxiliary wedges in the vicinity of the partial points of the overall scale, which are intended to simulate the overlapping of the individual transshipment areas, there you can approximate every curve by means of a stretched train.

PATENTANSPROCHE: I. Verfahren zum Feststellen von Farbumschlägen beim Titrieren chemischer Lösungen unter Zusatz von Indikatoren, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbton der zu untersuchenden Lösungen mit Kombinationen von übereinandergelegten Farbkeilen in der Durchsicht verglichen wird, deren einzelne Keile in den Grenzfarben des Indikators eingefärbt sind, wobei die Dicke der Farbschichten durch Verschiebung der übereinanderliegenden farbigen Keile, von denen der eine in der einen und der andere in der anderen Grenzfarbe gefärbt ist, erzeugt wird. PATENT CLAIM: I. Method of Detecting Color Changes when titrating chemical solutions with the addition of indicators, characterized in that that the hue of the solutions to be examined with combinations of superimposed Color wedges in the transparency are compared, their individual wedges in the border colors of the indicator are colored, the thickness of the colored layers by shifting of the colored wedges lying on top of each other, one of which is in the one and the other colored in the other border color is generated.

Claims

2. The method according to claim I and 2 for testing solutions with inherent color, characterized in that in addition to the test wedges exhibiting the indicator colors a color filter corresponding to the inherent color of the solution to be tested is appropriate consisting of a layer of the solution itself, is switched on.

3. The method according to claim I or 2 or 3, characterized in that that with indicators with several color changes more than one wedge combination for Application.

4. Procedure for the production of test wedges for the test according to Claims I to 3, characterized in that on correspondingly slightly inclined, transparent, appropriately warmed strips, e.g. B. glass strips, each one of the indicator boundary colors appropriately colored, gelatinous solidifying solution, for example an approx. 3 up to 40 / above gelatin solution, is poured on and possibly passed, that the Layer thickness of about 1 to 2 mm on one side to the other end of the strip sinks linearly to zero and after solidification and drying the two wedges (thick Layer side of one wedge on thin layer side of the other wedge) and if necessary joined together with a colorless adhesive.

5. Transparent colored scales for determining indicator colors, characterized in that it is composed of two or more color wedges that are colored in the individual border colors of the indicator.