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Polyäthylengefäße für analytische Zwecke
In chemischen Laboratorien
werden vielfach die benötigten Maßflüssigkeiten, z.B. Normalsäuren, dadurch hergestellt,
daß im Handel erhältliche abgewogene Substanzmengen aus ihrer Packung (z. B.
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Ampullen) in einen Meßkolben übergespült und zum Liter aufgefüllt
werden. Dieses bequeme und schnelle Verfahren ist in einem wichtigen Sonderfall
nicht anwendbar, dann nämlich, wenn Laugen mit der sonst in der Maß analyse eingehaltenen
Genauigkeit von O,I bis 0,20/0 hergestellt werden sollen. Der Grund ist, daß konzentrierte
Lauge, die in die handelsübliche Packung (Glasampulle oder Glasflasche) abgefüllt
ist, beim Lagern vor ihrer Verwendung das Glas angreift. Hierdurch gelangt zusätzliches
titerfälschendes Alkali in die Lauge.
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Andere Glasbestandteile, nämlich Tonerde oder Borsäure, verursachen,
daß die Lauge in gewissen p-Gebieten puffert und keinen eindeutigen Titer mehr besitzt.
Weiterhin macht die Kieselsäure, die aus dem Glas in Lösung geht, die Lauge bei
einigen Titrierverfahren (z. B. in Gegenwart von Bariumsalzen) unbrauchbar. Die
Veränderung der Lauge durch Berührung mit Glas wird bei längerer Lagerzeit auch
an einer Trübung äußerlich erkennbar; alsdann ist die Verkäuflichkeit solcher in
Glas ge füllten Laugen in Frage gestellt.
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Es besteht also das Bedürfnis, eine abgewogene Menge von Alkalihydroxyd
in Form einer wäßrigen Lösung über unbestimmt lange Zeit so aufzubewahren, daß Menge
und Reinheit des Hydroxyds erhalten bleiben. Das Vorliegen jenes Bedürfnisses ist
seit langem bekannt (z. B. aus einer
Veröffentlichung in Chemie
für Labor und Betrieb, Bd. 2, 1951, Nr. Io, S. 602 unten).
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Diesem seit langem bestehenden Bedürfnis ist offenbar nur dadurch
zu genügen, daß ein anderer Werkstoff als Glas gewählt wird. Bei der Wahl darf die
chemische Beständigkeit nicht der einzige Gesichtspunkt bleiben. Zunächst ist zu
beachten, daß die Packung vor dem Verkauf möglichst einfach und zuverlässig dicht
abgeschlossen werden muß. Weiterhin soll der Verbraucher die Packung leicht öffnen
können und bequem in kontrollierbarer Weise vollständig ausspülen können. Wären
z. B. die letzteren Vorbedingungen nicht erfüllt, so entfiele nämlich der ausschlaggebende
Vorteil des Zeitgewinns. Der Verbraucher würde dann das herkömmliche Selbstansetzen
und Einstellen der Normallaugen bevorzugen. Unter diesen Gesichtspunkten für Herstellung
und Verbrauch der Laugepackungen scheiden zahlreiche sonst für Lauge bewährte Werkstoffe
aus.
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Eine hiernach vorgenommene Überprüfung von Kunststoffen ließ das
Polyäthylen zunächst als ungeeignet erscheinen, obwohl bereits bekannt war, daß
Polyäthylen wegen seines Paraffincharakters gegen Laugen beständig ist. Auch ist
es genügend durchscheinend, ferner unzerbrechlich und läßt sich wie Glas zu Flaschen
oder Ampullen verarbeiten.
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Jedoch besitzt es eine Eigenschaft, die seine Verwendung als Gefäßmaterial
für Laugen enthaltende Ampullen für analytische Zwecke auszuschließen schien: Polyäthylen
besitzt nämlich gegenüber anderen wasser- und laugenbeständigen Kunststoffen eine
um Größenordnungen höhere Durchlässigkeit für Kohlendioxyd (Simril und Hershberger,
Modern Plastics, Bd. 27, 1950, S. 102, Tabellen 1, VII und VIII). Da bekanntlich
eine allgemein verwendbar Normallauge möglichst keinen Gehalt an Carbonaten aufweisen
soll, sie also unter Ausschluß von Kohlendioxyd aufbewahrt werden muß, schienen
Polyäthylenampullen zur Aufnahme voll Normallaugen ungeeignet; nur mit carbonatfreien
Laugen gelingt die Titerbestimmung stets eindeutig und praktisch übereinstimmend,
gleichgültig ob für die Titration Plienolphthalein oder Methylrot als Indikator
verwendet wird.
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Darauf ist es auch zurückzuführen, daß Polyäthylengefäße für den
angegebenen Verwendungszweck bisher nicht verwendet worden sind, obwohl eindeutig
seit längerer Zeit ein echtes Bedürfnis für unzerbrechliche Kunststoffampullen zur
Aufnahme von Normallaugen vorlag und außerdem bereits seit Anfang 1949 Polyäthylenflaschen
jährlich in Millionenzahlen auf den Markt gebracht wurden.
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Es wurde nun gefunden, daß eine abgeschmolzene Ampulle aus Polyäthylen
(Leergewicht etwa I6g), die I00 ccm I n-Natriumhydrnxydlösung enthielt und bei etwa
200 C in langsam strömendem Kohlendioxyd gelagert wurde, nach 48 Stunden 26 mg Kohlendioxyd
aufgenommen hatte. Durch weitere Versuche wurde nachgewiesen, daß der Hauptteil
der C Ö2.-Menge nicht in der Polyäthylenwandung, sondern in der Lauge selbst gelöst
ist.
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Da in der normalen Laboratoriumsluft die Kohlendioxydkonzentration
aber nur IO/o beträgt, ergibt sich die überraschende Tatsache, daß bei schärfsten
Anforderungen die in einer Polyäthylenampulle enthaltene Normallauge unter den ungünstigsten
Lagerbedingungen in einem Laboratorium erst nach der Ioofachen Zeit, d. h. erst
nach etwa 200 Tagen, als für analytische Zwecke nicht mehr gebfauchsfähig anzusehen
ist. Da die normale Außenluft nur einen Gehalt von 0,03 o an Kohlendioxyd besitzt,
ist die Titergenauigkeit von Normallösungen in Polyäthylenampullen noch wesentlich
länger zu garantieren. Dasselbe gilt, wenn die zugelassene Titerunsicherheit + 0,5
e/0 beträgt, wie es in der Praxis vielfach der Fall ist.
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Die Erfindung besteht somit in der Verwendung von Kunststoffgefäßen
aus Polyäthylen zum Aufbewahren von Alkalihydroxydlösungen für das Herstellen von
basischen Maßflüssigkeiten.
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Nach der Erfindung ist es also möglich, Normallaugen in Polyäthylenampullen
unterzubringen und für diese eine für die Praxis ausreichende Haltbarkeit zu garantieren.
Dieser Fortschritt ist erheblich, da für Glasampullen die Lagerzeit auf allerhöchstens
6 Monate begrenzt ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung erhält man unter Verwendung
von Polyäthylen eine praktisch unbegrenzt lagerfähige Verpackung für Alkalihydroxydlösungen,
wenn eine abgeschmolzene Ampulle oder eine dicht verschlossene Flasche mit einer
äußeren Umhüllung derart kombiniert wird, daß an die Polyäthylenampulle oder -flasche
kein Kohlendioxyd gelangen kann.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung zum Aufbewahren von Alkalihydroxydlösungen
mit unbegrenzter Lagerzeit für das Herstellen voll basischen Maßflüssigkeiten ist
dadurch gekennzeichnet, daß das Polyäthylengefäß mit einer äußeren Umhüllung kombiniert
ist, welche Kohlendioxyd von dem Polyäthylengefäß fernhält.
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Als äußere Umhüllung kann beispielsweise eine Lackierung oder Metallisierung
dienen, die wegen des ungewöhnlich hohen Wärmeausdehnungskoeffi zienten von Polyäthylen
im Zustande möglichst hohen Volumens aufzubringen wäre, also oberhalb der höchsten
Temperatur, die während der Lagerzeit erwartet werden kann. Als äußere Umhüllung
kann ferner ein Blechbehälter dienen, welcher z. B. nach Art von Konservendosen
verschlossen wird, oder eine Glasflasche mit einem Stopfen, der kohlendioxyddicht
verkittet wird. Besonders zuverlässig ist es, die Polyäthylenampulle in eine Glasampulle
zu setzen, welche ebenfalls abgeschmolzen wird.
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Hier ist durch die Temperaturabhängigkeit der mechanischen Eigenschaften
von Polyäthylen ein besonderer Vorteil erzielbar; es ist nämlich möglich, eine mit
Lauge gefüllte und bereits abgetschmolzene Ampulle aus Polyäthylen durch Anwärmen
auf I00° C (Z. B. im Wasserbad) so zu erweichen, daß sie in elastisch verformtem
Zustande durch eine enge (Sffnung gedrückt werden kann. Für die äußere Glasampulle
genügt also ein verhältnismäßig enger hals, welcher besonders leicht abgeschmolzen
werden kann.
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Bei der Herstellung jeder der beispielsweise genannten Ausführungsarten
ist die äußere Umhüllung mit kohlendioxydfreier Luft oder sonstigen indifferenten
Gasen zu spülen, wenn die innere Polyäthylenampulle eingesetzt und eingeschmolzen
wird. Die Möglichkeit der Kohlendioxydaufnahme soll hierdurch ausgeschlossen werden,
insbesondere wenn Flammengase zum Abschmelzen dienen.
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Weiterhin kann die erfindungsgemäße Kombinativ41 einer Polyäthylenampulle
mit einer äußeren Umhüllung auch so ausgeführt werden, daß die äußere Umhüllung
keine vollständige Dichtheit gegen Kohlendioxyd besitzt, daß aber im Zwischenraum
zwischen der äußeren Umhüllung und der inneren Polyäthylenampulle eine für die Lagerzeit
ausreichende Menge von Natronkalk oder ähnlichen Stoffen angebracht wird, welche
Kohlendioxyd zu binden vermögen. Zum Einbringen dieser Stoffe kann z. B. ein Behälter
aus Siebgewebe benutzt werden. Bei dieser Ausführung der erfindungsgemäßen Kombination
kann als äußere Umhüllung z.B. eine gewöhnliche Chemikalienfiasche mit Schraubverschluß
gewählt werden.
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PATENTANSPnÜCIIE: I. Verwendung von Kunststoffgefäßen aus Polyäthylen
zum Aufhewahren von Alkalihydroxydlösungen für das Herstellen von basischen Maßflüssigkeiten.
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2. Einrichtung zum Aufbewahren von Alkalihydroxydlösungen mit unbegrenzter
Lagerzeit für das Herstellen von basischen Maßflüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet,
daß das Polyäthylengefäß mit einer äußeren Umhüllung kombiniert ist, welche Kohlendioxyd
von dem Polyäthylengefäß fernhält.