DE1279384B

DE1279384B - Anordnung zur automatischen kolorimetrischen Titration

Info

Publication number: DE1279384B
Application number: DEB81950A
Authority: DE
Inventors: Dr Ernst Brodkorb; Dipl-Ing Herbert Scherer
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1965-05-15
Filing date: 1965-05-15
Publication date: 1968-10-03
Also published as: DK125178B; GB1139095A; US3481707A; CH437855A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

GOIn

Deutsche Kl.: 421-3/03

P 12 79 384.9-52 (B 81950)

15. Mai 1965

3. Oktober 1968

Bei der photometrischen Titration wird der Farbumschlag eines geeigneten Indikators bzw. der Farbumschlag der Lösung selbst am Endpunkt einer Titration in einem Diagramm aufgezeichnet. Auf der einen Koordinate wird der Transmissionsgrad bzw. die Extinktion der vorgelegten Lösung bei einer Wellenlänge, bei der die Extinktionsdifferenz der Lösung vor und nach dem Umschlag möglichst groß ist, und auf der anderen Koordinate das Volumen der zugesetzten Maßlösung aufgetragen.

Das Aufzeichnen eines solchen Transmissionsgrad-Volumen-Diagramms kann punktweise von Hand oder durch ein geeignetes Registriergerät erfolgen. Ein Knickpunkt in diesem Diagramm entspricht dem Umschlagspunkt des Farbindikators bzw. dem Äquivalenzpunkt der Lösung.

Für die automatische Durchführung einer solchen Titration sind Geräte bekannt, bei denen der Zufluß der Maßlösung unterbrochen wird, sobald ein vorher eingestellter Transmissionsgrad erreicht ist oder sobald ein Sprung in der Transmissionsgrad-Volumen-Kurve auftritt.

Bei diesen Geräten wird für die Messung des Transmissionsgrades ein Lichtstrahl mit einem kleinen Querschnitt verwendet, der nur einen kleinen Bruchteil der zu untersuchenden Lösung erfaßt. Diese Arbeitsweise bringt jedoch die folgenden Nachteile:

1. Die Titrationen können nur in besonderen „₀ Titrationsküvetten ausgeführt werden. Will man die Titration in einem andersgestalteten Gefäß durchführen, so ist ein umständliches Umjustieren des Strahlenganges erforderlich.

2. Trübe Lösungen oder Lösungen, die während der Titration trübe werden, können nicht titriert werden, da der zur Messung benutzte Lichtstrahl stark gestreut wird.

3. Enthält die Titrationslösung Fremdkörper, z. B. Glassplitter, wie bei der OH-Zahl-Bestimmung nach der Druckröhrchenmethode oder Luftblasen, die durch das erforderliche kräftige Rühren der Lösung gebildet werden, so können durch zeitweilige Unterbrechung des Lichtstrahles Fehler entstehen.

Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung zur automatischen kolorimetrischen Titration, durch die diese Fehlerquellen beseitigt werden.

Erfindungsgemäß wird dies mit Hilfe einer Anordnung, bestehend aus einer Lichtquelle zum Durchstrahlen der zu titrierenden Flüssigkeit und aus lichtempfindlichen Zellen, welche ein Ausgangssignal für Anordnung zur automatischen
kolorimetrischen Titration

Anmelder:

Badische Anilin- & Soda-Fabrik

Aktiengesellschaft, 6700 Ludwigshafen

Als Erfinder benannt:
Dr. Ernst Brodkorb,
Dipl.-Ing. Herbert Scherer,
6700 Ludwigshafen

die Steuerung des Zuflusses der Maßlösung entsprechend des durch die Flüssigkeit hindurchgetretenen Lichtes erzeugen, erreicht, die gekennzeichnet ist durch eine Lichtquelle für die Durchstrahlung der zu titrierenden Flüssigkeit mit diffusem Licht sowie durch vier in einer Brückenschaltung zusammengefaßte lichtempfindliche Zellen, denen jeweils ein Filter zugeordnet ist, wobei entweder

a) die vier Filter verschiedenfarbig sind und den Farben der Flüssigkeit vor-und nach dem Umschlag und deren Komplementärfarben entsprechen oder

b) je ein Paar der Filter der Farbe der Flüssigkeit und deren Komplementärfarbe vor oder nach dem Umschlag entsprechen

und die Filter den einzelnen Zellen so zugeordnet sind, daß beim Farbumschlag ein Spannungswechsel an den Endpunkten der Brücke auftritt.

Für die Durchstrahlung der zu titrierenden Flüssigkeit kann man entweder um das Gefäß für die Aufnahme der Flüssigkeit mehrere Lichtquellen anordnen oder aber auch das Gefäß in einen Behälter bringen, wobei dessen innere Wandungen das Licht aus einer Lichtquelle reflektieren und die gesamte Flüssigkeit auf diese Weise ebenfalls mit diffusem Licht durchstrahlt wird. Hierdurch werden Störungen, die durch in der Flüssigkeit enthaltene Fremdkörper, z.B. Glassplitter oder Luftblasen, auftreten können, ausgeschaltet.

Die vor den lichtempfindlichen Zellen angeordneten Filter entsprechen in ihrer Farbe der Farbe der Lösung und der dazugehörigen Komplementärfarbe. Für einen Farbumschlag des Indikators zwischen zwei Farben von z. B. Blau nach Rot werden vor den in der Brückenschaltung paarweise zusam-

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mengefaßten Zellen zwei blaue und zwei orangerote erfolgt so lange, bis durch den Farbumschlag des Filter angeordnet. Bei einem Farbumschlag von z. B. Indikators eine Spannung an den Punkten 11 und 12 farblos nach Rot werden nur zwei verschiedenfarbige austritt, die dazu ausgenutzt wird, über ein Steuer-Filter, nämlich zwei rote und zwei grüne, den Zellen gerät den Zufluß der Maßlösung zu unterbrechen,
zugeordnet. Die mit den Grünfiltern ausgestatten 5 Die Titrationslösung kann trübe sein oder auch Zellen registrieren den Farbumschlag, während die z. B. eine gelbe, braune, grüne oder blaue Eigenfarbe Zellen, denen die Rotfilter vorgeschaltet sind, auf haben. Die Titration läßt sich sowohl mit stark verden Farbumschlag nicht reagieren. dünnten Laugen, z. B. 0,01 n, als auch mit starken

An Stelle der blauen und der orangeroten Filter Laugen, z. B. 2 n, durchführen.

kann man bei einer Lösung, die von Blau nach Rot io Analog können auch Laugen mit Säuren mit

umschlägt, selbstverständlich auch rote und grüne Phenolphthalein als Indikator unter Verwendung der

Filter einsetzen, d. h. Farben, die der Farbe und gleichen Filter titriert werden. In diesem Fall werden

Komplementärfarbe der Titrationslösung nach dem die Eindpunkte der Brücke vor Beginn der Titration

Umschlag entsprechen. Es ist aber auch möglich, den ohne Zusatz von Indikator so eingestellt, daß an

vier Zellen vier verschiedenfarbige Filter zuzuordnen, 15 ihnen keine Spannung herrscht. Erst dann wird der

und zwar den einen beiden Zellen ein blaues und ein Indikator zugegeben und so lange titriert, bis der

orangerotes Filter, entsprechend der Farbe und Korn- Nullabgleich wieder erreicht ist.

plementärfarbe der Lösung vor dem Farbumschlag, b) Bei der Titration von Laugen mit Säuren mit

sowie vor den beiden anderen Zellen ein rotes und Methylorange als Indikator werden als Farbfilter je-

ein grünes Futter entsprechend der Farbe und der 20 weils paarweise zwei Rotfilter mit einem Durch-

Komplementärf arbe der Lösung nach dem Färb- lässigkeitsmaximum über 600 mn, einer Wellenlänge,

umschlag. bei der weder die gelbe noch die rote Form des

In den Fig. 1 und 2 ist beispielsweise eine erfin- Indikators absorbiert, und zwei Gelbgrünfilter mit

dungsgemäße Anordnung dargestellt. In . einem Durchlässigkeitsmaximum bei 530 mn, einer

Fig. 1 ist eine Seitenansicht dieser Anordnung ver- as Wellenlänge, bei der die rote Form des Indikators

anschaulicht, während in stark, die gelbe Form dagegen nicht absorbiert, ver-

F i g. 2 ein Schnitt dieser Anordnung dargestellt ist. wendet.

Das mit der zu titrierenden Flüssigkeit gefüllte c) Wird für die Titration von Laugen mit Säuren Glasgefäß 1 befindet sich in einem zylindrischen als Indikator Bromthymolblau verwendet, so setzt Blechgehäuse 2, das zwecks Bedienung mit einer 30 man zwei Orangefilter mit einem Durchlässigkeits-Öffnung 3 versehen ist. Im Inneren des Blechgehäuses maximum bei 600 nm, einer Wellenlänge, bei der sind mehrere Leuchtstoffröhren 4 angeordnet, die zu- die blaue Form des Indikators stark, die gelbe Form sammen mit der reflektierenden Innenwand des des Indikators dagegen nicht absorbiert, und zwei Blechgehäuses ein diffuses Licht erzeugen. Auf dem Grünblaufilter mit einem Durchlässigkeitsmaximum Gehäuseboden sind vier lichtempfindliche Zellen 5 35 bei 450 nm, einer Wellenlänge, bei der die gelbe angeordnet, z. B. Photozellen, Photodioden oder Form des Indikators stark, die blaue Form dagegen Photowiderstände. Das Licht durchdringt das ge- nicht absorbiert, ein. Zu Beginn der Titration wird samte Volumen der Titrierflüssigkeit, wodurch ort- in das Titriergerät ein Titrationsgefäß mit einer ausliche Störungen, die durch Luftblasen oder in der titrierten Lösung gestellt und die Brücke auf Null Flüssigkeit befindliche Teilchen, z. B. Glassplitter, 4° abgeglichen. Dann wechselt man das Gefäß mit der hervorgerufen werden, eliminiert werden. Vor den gelben Lösung gegen ein Gefäß mit der zu titrierenlichtempfindlichen Zellen sind entsprechend der den blauen Lösung aus und laßt aus der Bürette Farbe des Indikators vor und nach dessen Umschlag die Maßlösung so lange zufließen, bis der Brücken-Filter angeordnet. abgleich wieder erreicht ist.

In F i g. 3 ist die Schaltung der lichtempfindlichen 45 _R . . . „

Zellen näher veranschaulicht. Mit 13,14,16 und 17 ^p

sind die lichtempfindlichen Zellen dargestellt, wäh- Bei der Titration von Eisen(II)-salzlösungen mit rend 15 ein Abgleichpotentiometer darstellt. Zu Be- einer Kaliumpermanganatlösung nach Zimmerginn der Titration wird dieses Potentiometer so ein- mann-Reinhardt verwendet man zwei Rotgestellt, daß an den Punkten 11 und 12 keine Span- 5° filter mit einem Durchlässigkeitsmaximum bei 650 nung liegt. Bei der Titration tritt beim Farbumschlag bis 700 nm, einer Wellenlänge, bei der die Kaliuman diesen Punkten eine Spannung auf, die dazu aus- permanganatlösung nicht absorbiert, und zwei Gelbgenutzt wird, den Zufluß der Titrierlösung zu unter- grünfilter mit einem Durchlässigkeitsmaximum bei brechen. 500 bis 550 nm, einer Wellenlänge, bei der die Ka-Beisoiell ^{55 uum}P^ermanganatlösung stark absorbiert. Zu Beginn ^p der Titration wird die Brücke auf Null abgeglichen.

a) Bei der Titration von Säuren mit Laugen mit Beim Äquivalenzpunkt nimmt die Titrationslösung

Hilfe von Phenolphthalein als Indikator werden als die Farbe des Permanganate an. Durch die hierdurch

Farbfilter zwei Rotfilter mit einem Durchlassigkeits- hervorgerufene Störung des Brückenabgleichs tritt

maximum bei 650 bis 700 nm und zwei Grünfilter 60 an dem Brückenende eine Spannung auf, die zum

mit einem Durchlässigkeitsmaximum bei 550 nm ver- Abschalten des Zuflusses der Maßlösung benutzt

wendet. Bei der Wellenlänge der Rotfilter absorbiert wird.

Phenolphthalein nicht, während die Grünfilter dem Beispiel3
Absorptionsmaximum des Phenolphthaleins ent-

sprechen. Wie erwähnt, wird zu Beginn der Titration 65 Bei der komplexometrischen Titration einer AIu-

das Abgleichpotentiometer so abgestimmt, daß an miniumsalzlösung wird diese mit einem Überschuß

den Punkten 11 und 12 (vgl. Fig. 3) keine Spannung von Cyclohexandiaminotetraessigsäure versetzt und

gemessen wird. Der Reagenzzufluß aus der Bürette mit einer 0,05 n-Zinkchloridlösung zurücktitriert. Da-

bei wird Xylenolorange als Indikator verwendet, das von Hellgelb nach Purpurrot umschlägt. Für die Durchführung der Titration werden zwei Rotfilter mit einem Durchlässigkeitsmaximum bei 650 mn, einer Wellenlänge, bei der weder die rote noch die gelbe Form des Indikators absorbieren, und zwei Gelbgrünfilter mit einem Durchlässigkeitsmaximum bei 550 mn, einer Wellenlänge, bei der die rote Form des Indikators stark, die gelbe Form dagegen nur schwach absorbiert, verwendet. Die Steuerung des Reagenzzuflusses erfolgt, wie im Beispiel 1 beschrieben.

Claims

Patentanspruch:

Anordnung zur automatischen kolorimtrischen Titration, bestehend aus einer Lichtquelle zum Durchstrahlen der zu titrierenden Flüssigkeit und aus lichtempfindlichen Zellen, welche ein Ausgangssignal für die Steuerung des Zuflusses der Maßlösung entsprechend des durch die Flüssigkeit hindurchgetretenen Lichtes erzeugen, gekennzeichnet durch eine Lichtquelle für die Durchstrahlung der zu titrierenden Flüssigkeit mit diffusem Licht sowie durch vier in einer Brückenschaltung zusammengefaßte lichtempfindliche Zellen, denen jeweils ein Filter zugeordnet ist, wobei entweder

a) die vier Filter verschiedenfarbig sind und den Farben der Flüssigkeit vor und nach dem Umschlag und deren Komplementärfarben entsprechen oder

b) je ein Paar der Filter der Farbe der Flüssigkeit und deren Komplementärfarbe vor oder nach dem Umschlag entsprechen

und die Filter den einzelnen Zellen so zugeordnet sind, daß beim Farbumschlag ein Spannungswechsel an den Endpunkten der Brücke auftritt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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