DE846313C - Elektrodenkette zur Messung von Ionenkonzentrationen - Google Patents

Description

• Elektrodenkette zur Messung von Ionenkonzentrationen Zur Messung von Ionenkonzentrationen werden Elektrodenketten benutzt, die aus einer Meß- und einer Vergleichselektrode bestehen. Die Meßelektrode kann aus Nietall bestehen. Es werden beispielsweise Antimonelektroden benutzt, andererseits werden aber auch Glaselektroden als Meßelektroden herangezogen. Als Vergleichselektrode wird fast ausschließlich eine Kalomelektrode benutzt, die beispielsweise bei einer Wasserstoffionenkonzentrationsmessung, um den Chlorioneneinfluß auszuschalten, in einen Frittenkörper, d. h. in ein unten mit einer Fritte abgeschlossenes Glasgefäß eingebaut wird, in dem eine gleichbleibende Chlorionenkonzentration gewährleistet ist. Als Vergleichselektroden sind auch Silberchloridelektroden bekannt, bei denen das Silberchlorid im pulverförmigen Zustand in einen Frittenkörper eingeschlossen ist wobei ein Silberblech als Ableitung dient. Dieser Frittenkörper wird entsprechend dem obenerwähnten Beispiel der Kalomelektrode in einen zweiten Frittenkörper eingebaut, in dem beispielsweise eine konzentrierte Kaliumchloridlösung enthalten ist.
• Diese aus zwei Glasgefäßen mit je einer Fritte bestehende Vorrichtung wird in die zu messende Flüssigkeit eingesetzt. Für rauhe Betriebe ergeben sich dadurch außerordentliche Nachteile, die erfin- dungsgemäß dadurch überwunden werden, daß als Vergleichselektrode in der Kette ein durch Schmelzen von wenigstens einem schwerlöslichen Metallsalz hergestellter Körper dient, der eine geeignete metallische. mit der zu messenden Flüssigkeit nicht in Berührung stehende Ableitung besitzt und unmittelbar in die zu messende Flüssigkeit eingebaut wird.
• Es wurde nämlich gefunden, daß l>ei genügender Wandstärke des durch Schmelzen hergestellten festen Elektrodenkörpers eine mit dieser Vergleichselektrode aufgebaute Elektrodenkette im wesentlichen von nur einer Ionenart abhängig ist, d. h. es werden erfindungsgemäß solche Vergleichselektroden verwendet, deren Wandstärke so bemessen ist, daß die Elektrodenkette für andere als die zu messende Ionenart nicht mehr dem Nernstschen Gesetz folgt.
• Bei Metallhalogenidelektroden, bei denen nur eine dünne, wenn auch die metallische Ableitung vollständig bedeckende Schicht vorgesehen ist, ist nach H i lt n e r (Ausführung potentiometrischer Analysen, Berlin, Julius Springer Verlag, 1935, S. 29) beispielsweise bei einer Silberehloridelektrode diese von der Chlorionenkonzentrat ion abhängig. Will man eine solche Elektrode, die nur einen dünnen Oberzug über der metallischen Ableitung besitzt. etwa zur Messung von Wasserstoffionenkonzentrationen benutzen, so muß man nach H i lt n e r (S. 36) die Elektrode in ein Gefäß mit gesättigter K Cl Lösung einbauen.
• Nach H i lt n e r (Chemische Fabrik, Bd. 6 [1933], S. 111 bis 113) kann beispielsweise für derartige Zwecke eine Silberjodidelektrode dadurch hergestellt werden, daß ein schwach versilberter I)raht entweder elektrolytisch oder durch Aufschmelzen mit dem Silberjodid bedeckt wird. iflir die Eigenschaften solcher ausschließlich für Titrationell bestimmter Elektroden sagt R i lt n e r »L)ie mit der aus festem Silberjodid gefertigten Elektrode angestellten Versuche ergaben, daß deren Potential auf Sillier-, Chlor-, Brom-, Jod- und alle solche Ionen anspricht, die mit Silberionen schwerlösliche Salze bilden. Sie verhält sich jedoch in besonderen Fällen auch wie1 eine Platinelektrode.
• Taucht man nämlich eine Silberjodid und eine Platinelektrode in eine von Silher- und Halogenionen freie wäßrige Elektrolytlösung, z. B. in verdünnte Schwefelsäure, und sättigt man die Lösung vorher mit Chinhydron, so zeigen die Silberjodid-und Platinelektrode nach einiger Zeit das gleiche j>otential. Dieses Verhalten der Silberjodidelektrode äiidert sich auch nicht, wenn man die Lösung verdünnt oder dieser irgendwelche Salze zu setzt, ausgenommen solche Fälle, wo Silber- oder solche Jenen in die Lösung gelangen, die mit Silberionen schwerlösliche Salze bilden. Bringt man nämlich in die mit Chinhydron gesättigte schwefelsaure Lösung einige Tropfen einer Natriumchloridlösung, so spricht die Silberjodidelektrode nunmehr und aus schließlich aul die Chlorionenkonzent ration an, womit ihre Eignung als Vergleichselektrode bei der potentiometrischen Maßanalyse von Säuren und Laugen und in der Oxydimetrie erwiesen ist.« Auch die an anderen Stellen beschriebenen Elektroden, die einen Salzüberzug über der metallischen Ableitung besitzen folgen dem Nernstschen Gesetz.
• Es ist dabei gleichgültig, ob diese Elektroden durch elektrolytische Behandlung oder beispielsweise durch Erhitzen einer aufgestrichenen Paste aus Silberoxid und Silberbromat im elektrischen Ofen hergestellt sind.
• Um bei Gegenwart von verschiedenen lonenarten. die auch während der Messung ihre Konzentration ändern können, die Konzentration einer bestimmten Ionenart mit für technische Zwecke genügender Genauigkeit messen zu können, ist erfindungsgemäß die Wandstärke der Elektroden so zu wählen, daß die Elektrodenkette für gewisse lonenarten nicht mehr dem Nernistschen Gesetz folgt.
• Die Stärke der die metallische Al>leitung umhülenden Schicht des schwerlöslichen Metallsalzes ist, wie Versuche ergeben haben, abhängig von der Zusammensetzung der Salzschmelze uiid auch der Art der zu messenden Ionen. Erfindungsgemäß muß im allgemeinen eine Schichtdicke in der Größenordnung von wenigstens 1 mm verwendet werden. Eine solche Stärke kommt etwa in Frage, wenn die Salzschicht der Vergleichselektrode aus Sill)erhalogeniden mit Zusätzen von t his 10 °/o anderer Metallhalogenide besteht. Als Beispiel sei hierfür etwa Silberchlorid mit Zusätzen von rund je 2,5 0/o Ba C12 und Pl>C12 angeführt. Wählt man dabei als Meßelektrode eine solche aus Antimon, so ist die so aufgebaute Kette im wesentlichen nur von der Wasserstoffionenkonzentrat ion abhängig und praktisch unabhängig von einer veränderlichen Chlorionenkonzentration.
• Verwendet man hingegen ein reines oder nahezu reines, in Wasser schwerlösliches Metallhalogenid, etwa Silberchlorid, so ist erfindungsgemäß die Stärke der Umhüllungsschicht wenigstens mit 3 bis 4 mm zu wählen, um von einer Änderung der Chlorionenkonzentration in einer Lösung, in der die Wasserstoffionenkonzentration zu ermitteln ist, unabhängig zu sein.
• Der feste, aus einer Salzschmelze erhaltene Elektrodenkörper kann die metallische Ableitung gleichmäßig umhüllen. Die metallische Ableitung braucht nicht unmittelbar mit der gegossenen Salzschicht in Berührung zu stehen, also etwa eingegossen oder eingeschraubt zu sein, sondern es kann auch eine leitende Zwischenchicht zwischen dem festen Körper und der metallischen Ableitung vorhanden sein z. B. eine Schicht aus stromleitendem Kitt. Es sind übrigens auch noch andere Ausführungen möglich; z. B. kann auch ein stabförmiger Körper aus der Salzschmelze hergestellt werden, an dessen oberem Ende die metallilsche Ableitung in geeigneter Weise angebracht ist.

Claims (5)

1. P A T E N T A N S P R Ü C H E: 1. Elektrodenkette zur Messung von Ionenkonzentrationen, die auch hei Anwesenheit von anderen Ionen im wesentlichen nur von einer lonenart abhängig ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichselektrode unmittelhar mit der zu messenden Flüssigkeit in Berührung steht uii<t daß diese Elektrode ein durch Schmelzen von wenigstens einem schwerlöslichen Metallsalz hergestellter fester Körper ist, der eine metallische nicht mit der Meßflüssigkeit in Rerührung stehende Ableitung besitzt.
2. 2. Elektrodenkette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die NVandstärke der die Ableitung umhüllenden Salzschicht der Vergleichselektrode so bemessen ist, daß die Elektrodenkette für andere als die zu messenden Ionenarten nicht mehr dem nernstschen Gesetzt folgt.
3. 3. Elektrodenkette nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet. daß die Stärke der die metallische Ableitung der Vergleichselektrode umhüllenden Salzschicht je nach der Zusammensetzung der Salzschmelze und je nach der Art der zu messenden Ionen etwa in der Größenordnung von wenigstens I mm liegt.
4. 4. Elektrodenkette nach Anspruch 1 l)is 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke der L'mhüllungsschicht der metallischen Ableitung bei einer Zusammensetzung der Schicht aus Silberhalogenid mit Zusätzen von etwa 1 his 10% anderer Metallhalogenide mindestens etwa l min beträgt.
5. 5. Elektrodenkette nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke der Um hüllungsschicht bei einer Zusammensetzung der Schicht aus einem reinen oder nahezu reinen. in Wasser mindestens schwerlöslichem Metallsalz wenigstens etwa 3 bis 4 mm beträgt.