DE1598772A1

DE1598772A1 - Equipment and method for rapid analysis of substances by means of temperature measurement

Info

Publication number: DE1598772A1
Application number: DE19651598772
Authority: DE
Inventors: Sajo Dipl-Chem Dr Istvan; Ujvary Dipl-Chem Janos
Original assignee: Magyar Optikai Muevek
Current assignee: Magyar Optikai Muevek
Priority date: 1965-10-12
Filing date: 1965-10-12
Publication date: 1970-10-22

Description

EINRICHTUNG UND METHODE ZUR SCHNELLEN ANALYSE VON STOFFEN MITTELS TEMPERATURMESSUNG Es ist bekannt, dass die chemischen Reaktionen eine für jeden Stoff charakteristische Enthalpieänderung zur Folge haben. Die Reaktionswärme infolge der Enthalpieänderung ist der Menge der Reagentien proportional, so kann deren Menge über die Messung der Reaktionswärme naoh folgendes Zusammenhang bestimmt werden: @m = @T #H worin Nm die Menge des Reagenses in Mol ausgedrückt, Q die Wärmekapazität des Systems, #H die der Umsetaung gehörige molare Enthalpieänderung und #T die Temperaturänderung des Systems während der Umsetzung ist.EQUIPMENT AND METHOD FOR RAPID ANALYSIS OF SUBSTANCES BY MEANS TEMPERATURE MEASUREMENT It is known that chemical reactions are one for everyone Substance have a characteristic enthalpy change. The heat of reaction as a result the change in enthalpy is proportional to the amount of the reagents, so their amount can be The following relationship can be determined by measuring the heat of reaction: @m = @T #H where Nm is the amount of reagent expressed in moles, Q is the heat capacity of the system, #H the molar enthalpy change associated with the conversion and #T the temperature change of System is during implementation.

Zur Bestimmung der Zusammensetzung von Lösungen wird die Kalorimetrie in der Praxis nicht angevendet, da die Messung der Reaktionswärme umständlich ist. Die Bestimmung der Umsetzungswärme wird dadurch erschwert, dass ausser der Temperaturänderung der Lösung noch die genaue Menge, die spezifische Wärme der zu untersuchenden Lösung, die spezifische Warme, die Menge der zum Zwecke der Durchführung der Umsetzung zugegebenen Chemikalie, sowie die Wärmekapazität der Einrichtung, die Grösse des Warmeaustausches itt der U=-gebung und die Temperaturveränderung infolge der Verdunstung der Lösung bekannt sein müssen, Auf diesem Grunde hat sich die Kalorimetrie bei Analysen von Lösungen nicht verbreiten können. Calorimetry is used to determine the composition of solutions not used in practice because measuring the heat of reaction is cumbersome. The determination of the heat of conversion is made more difficult by the fact that, in addition to the change in temperature the exact amount of the solution, the specific heat of the solution to be examined, the specific heat, the amount of added for the purpose of carrying out the reaction Chemical, as well as the heat capacity of the device, the size of the heat exchange itt of the U = environment and the change in temperature as a result of the evaporation of the solution must be known, for this reason, calorimetry has proven itself in the analysis of Cannot disseminate solutions.

Den Grundgedanken der vorliegenden Erfindung bildet jene Erkenntnis, dass die Temperaturveränderung der Lösung selbst der Menge der reagentien proportional ist, wenn der Quotient Q/# H konstant ist und der Wärmeaustausch mit der Umgebung praktisch beseitigt wird. Der Wert des Quotienten Q/#H is t konstant, wenn sowohl Q als auch lI konstant sind. The basic idea of the present invention is formed by the knowledge that the temperature change of the solution itself is proportional to the amount of the reagents is when the quotient Q / # H is constant and the heat exchange with the environment is practically eliminated. The value of the quotient Q / # H is constant if both Q and lI are constant.

Die Wärmekapazität des Systems (Q) ergibt sich aus der Warsekapazität der Einrichtung, der zu untersuchenden Lösung und des Reagenses. Dieser Wert ist konstant, wenn zu Jeder Bestimmung die gleiche Einrichtung benutit wird, die zu untersuchenden Lösungen in gleicher Weise vorbereitet sLnd und iu jeder Untersuchung die gleiche Menge verwendet wirdD Und schliesslich wenn zu der Lösung das Reagens von gleicher Koneznttation und von gleichem Volumen zugesetzt wird.The heat capacity of the system (Q) results from the warse capacity the device, the solution to be tested and the reagent. This value is constant if the same device is used for each determination that is used for Investigative solutions are prepared in the same way for each investigation the same amount is usedD And finally when adding the reagent to the solution of the same concentration and of the same volume is added.

Die molare Enthalpie - Aenderung (#H) ist in dem Falle konstant, wenn im Laufe der Umsetung aus gleichen Ausgangsstoffen gleiche Endprodukte entstehen. The molar enthalpy change (#H) is constant in the case if the same end products are created from the same starting materials in the course of the implementation.

Das ist nur dnnn zu sichern, wenn die Zusammendetzung des Reagenses konstant ist (Ionenstärke, pH-Wert). Mit Sicherung dieser obigen Bedingungen ist Du erreichen, dass der Quotient Q/#H konstant ist.That is only thinly secured when the composition of the reagent is constant (ionic strength, pH value). With securing these conditions above is You achieve that the quotient Q / # H is constant.

Auf den genannten Grundgedanken basiert, ist die erfindungsgemässe Einrichtung und Methode zur Durchführung achneller Reiheuntersuchungen geeignet. In dem Falle nämlich, in dem die Konstanz des Quotienten Q/#H gesichert ist, ist Nm = k .#T, worin "k" bei gleicher Probenvoroereitung innerhalb einer Stoffart eine rtiri die gesuchte Komponente charakteristische Konstante ist. Selbstverständlich gehört sur Bestimmung eines Jeden Elementes ein anderer Wert "k". Aber bei der Anwendung einer für ein bestimmtes Element und für eine bestimmte Stoffart ausgearbeiteten Methode, den Wett "k" einmal bestimmend, ist die Menge der gesuchten Komponente aus der Temperatur-Aenderung der Lösung zu bestimmep Das Wesen der Methode unterscheidet sich von der thermometrischen Titration, wo die Wärmekapasität des Systems als Funktion der zugeteilten Messlnsungsmenge während der Titration sich kontinuierlich und stätig verändert. Deswegen kann die Menge der gesuchten Komponente bei der thermonetrischen Titration nicht ausschliesslich aus der Temperaturänderung der Lösung bestimmt werden, sondern die Temperaturveränderung der Lösung wird nur zum Feststellen des Endpunktes der Titration gemessen, in dem aus dem Aussetzen der Temperaturänderung auf den Unschlagpunkt der Reaktion geschlossen wird. Auf Grund dessen wird aus da Volumen der verbrauchten Messlösung die Menge der gesuchten Komponente festgestellt. Der Anwendungsbereich der thermometrischen Titration ist eng, da sich für diesen Zweck nur solche reaktionen eignen, die schnell, quantitativ und eindeutig ablaufen, Demgegenüber können nach der Methode der Erfindung langsam und nicht @quantitativ verlaufende Reaitionen auch angewendet werden, weil durch einen tberschuss an Reagens die zu einem Gleichgewicht führenden Reaktionen an quantitativ verlaufenden Umsetzungen gemacht werden können. The inventive concept is based on the basic ideas mentioned Equipment and method suitable for carrying out rapid series examinations. In the case in which the constancy of the quotient Q / # H is assured Nm = k. # T, where "k" for the same sample preparation within one type of substance is a rtiri the component we are looking for is the characteristic constant. Of course A different value "k" belongs to the determination of each element. But in the application one elaborated for a specific element and for a specific type of fabric One method of determining the bet "k" is the amount of the component sought to be determined from the change in temperature of the solution. The essence of the method differs differs from thermometric titration, where the heat capacity of the system as a function of the allocated amount of measurement solution during the titration changes continuously and steadily changes. Therefore, the amount of the component you are looking for can be determined using the thermonetric Titration cannot be determined exclusively from the temperature change of the solution, but the change in temperature of the solution is only used to establish the end point the titration measured, in which from the exposure to the temperature change on the The unbeatable point of the reaction is closed. Because of this, it becomes volume of the used measurement solution, the amount of the component sought is determined. Of the The scope of thermometric titration is narrow as it is used for this purpose only those reactions are suitable that are quick, quantitative and unambiguous expire, In contrast, according to the method of the invention, slowly and not @quantitativ Progressive reactions can also be used because of an excess of reagent the reactions leading to equilibrium in quantitative conversions can be made.

Dadurch werden zahlreiche Reaktionen zum Zwecke von thermometrischen Bestim@ungen brauchbar, die. sich weder ftir thermometrische Titration, noch fur andere analytische Methoden eignen. Die Keselsäure reagiert z.B. nur mit sehr wenigen Chemikalien, so sind nur enige analytische Methoden bekannt, die zur Best immun von Kieselsäure anwendbar sind. Eine ihrer bekanntesten eaktionen, in der sie mit Flussäure Silizium-Tetrafluorid bildet, ist fär Titrationszwecke unbrauchbar, da die Reaktionsgeschwindigkeit verhältnismässig gering ist, und die konplexe Stabilisationskonstante klein ist. Dem geenüber Lann die Bestimmung des Siliziums, die eine der langwierigsten und am schwierigsten durchführbaren analytischen Aufgaben ist, durch thermometrische Analyse binnen 5 Minu@en nach dem Anfertigen der Lösung erfolgen.This creates numerous reactions for the purpose of thermometric Determinations useful that. neither for thermometric titration nor for other analytical methods are suitable. For example, the keselic acid reacts only with very few Chemicals, only a few analytical methods are known that are best immune of silica are applicable. One of her most famous actions in which she is with Hydrofluoric acid, which forms silicon tetrafluoride, cannot be used for titration purposes, since the reaction rate is relatively slow, and the complex stabilization constant is small. According to Lann, the determination of silicon, which is one of the most tedious and most difficult to perform analytical tasks is through thermometric Analysis can be carried out within 5 minutes of preparing the solution.

Die thermometrischen Titrationen sind apparativ sehr umständlich, da sowohl die Messflüssigkeit, als auch diC Probe während der Titration die gleiche Temperatur aufsueisen haben, dieses ist nur in einem sehr umständlich ausgebildeten Thermostatensystem zu lösen. Die Methode wird dadurch noch erschwert, dass die Zuteilung der Messflüssigkeit mittels Büretten mit temperiertem Mantel und mechanicht Steuerung üblich ist. The thermometric titrations are very complicated in terms of apparatus, since both the measuring liquid and the diC sample are the same during the titration Temperature, this is only in a very cumbersome way Solve thermostat system. The method is made even more difficult by the fact that the allocation of the measuring liquid by means of burettes with tempered jacket and mechanical control is common.

Dem gegenüber wird die krobe bei der Methode nack der Erfindung nicht titriert, sondern das @eagens wird auf einmal und immer in der @leichen Menge zugegeben. Die Menge des Reagenses wird so gewählt, dass es auch -' noch in Überschuse vorhanden ist, wenn die zu bestimmende Komponente in der grösstmöglichen Konzentration in der Lösung vorhanden wäre. On the other hand, the krobe does not become naked in the method of the invention titrated, but the @eagens is added all at once and always in the same amount. the The amount of the reagent is chosen so that it is also - 'still in There is an excess when the component to be determined is in the greatest possible amount Concentration in the solution would be present.

Die thermometrische Analyse, nach der von uns ausgearbeiteten Messmethode und mit der von uns entwickelten Einrichtung durchgeführt, ist eine der einfachsten und in den weitesten Grenzen, anwendbaren analytischen Yethoden. Dies wurde dadurch erreicht, dass unsere Messungen in einem etwa adiabatischen System durchgeführt wurden. Diese Messmethode wurde bisweilen weder in der Kaloriemetrie noch in der Analytik angewendet. Bei den Messungen wurde namlich der Wärme austausch mit der Umgebung mit Hilfe eines Wärmekomp@@ sators beseitigt, der ermöglicht, die Wärmeverluste infolge der Verdt'tung und Wärmeleitung so au ersetzen, dass die Temperatur des systems von diesen Faktoren unabhängig bleibt,k ohne das System von der Umgebung mit komplizierten technischen Lösungen zu isolieren und so adiabatisch zu gestalten Ein anderer wichtiger Faktor der praktischen Verwirklichung ist, dass der Thermostatensystem zur Sicherung der gleichen Temperatur von der Reagens- und der Probelösung dadurch umgangen wird, dass die zu untersuchende Lösung selber als thermostat für das Reagens dient. The thermometric analysis, according to the measuring method developed by us and done with the facility we developed is one of the easiest and, within the broadest limits, applicable analytical methods. This became through it achieved that our measurements were carried out in a roughly adiabatic system became. This measurement method was sometimes used neither in calorimetry nor in Analytics applied. In the measurements, the heat exchange with the Environment eliminated with the help of a heat comp @@ sator, which enables the heat losses as a result of evaporation and heat conduction, replace it in such a way that the temperature of the systems remains independent of these factors, k without the system from the environment to isolate with complicated technical solutions and thus to make them adiabatic Another important factor of the practical implementation is that of the thermostat system to ensure the same temperature of the reagent and the sample solution thereby the fact that the solution to be examined acts as a thermostat for the reagent is bypassed serves.

Das Reagens wird nämlich noch vor Zugabe der Probelösung in einer Tauchpipette eingeschlossen, in die die zu unter suchende Lösung eingetaucht wird, ohne sich mit der Lösung zu vermischen.The reagent is in fact before the addition of the sample solution in a Includes an immersion pipette into which the solution to be examined is immersed, without mixing with the solution.

Die zur Bestimmun@ gebrauchte Einrichtung besteht aus zwei eng zusammenhörigen Einheiten, uzw. a aus dem wärmeisolierten Gefäss zum Zwecke der Aufnahme der zu untersuchenden Lösung, dessen Bestandteile sind: ein Mischer, ein Wärmekompensator, eine Tauchpipette, und ein Wärmewiderstandsblock (Thermistorblokk) zur Messung der Temperaturveränderung; b) aus der Messeinheit, deren Hauptbestandteile eine abgewandelte Wheatstone-Brücke und ein Fühler sind. The device used for determination consists of two closely related Units, etc. a from the thermally insulated vessel for the purpose of inclusion the solution to be examined, the components of which are: a mixer, a heat compensator, an immersion pipette, and a thermal resistance block (thermistor block) for measuring the Temperature change; b) from the measuring unit, the main components of which are modified Wheatstone bridge and a feeler are.

Fig. 1 zeigt das Verdrahtungasystem der Messeinheit, wogegen an Fi.. 2 das unter a) genannte Gefäss samt Bestandteilen im Schnitt veranschaulicht wird. Fig. 1 shows the wiring system of the measuring unit, whereas Fig. 2 the vessel named under a) including its components is illustrated in section.

Zu den Messungen wurde ein Dewar-Gefäss (1) mit weitem Mund als wärme isoliertes Gefäss gebraucht. A Dewar (1) with a wide mouth was used for the measurements insulated vessel used.

In die in dem Dewar-Gefäss beiindliche Probelösung taucht die zur Aufnahme des Reagenses dienende Tauchpipette 4, wie einerseits die genaue Zugabe der gegebenen Lösungsmenge ermöglicht, anderseits den schnellen Wärmeaustausch zwischen Probelösung und angewendetem Reagens sichert.The for dips into the sample solution in the Dewar vessel Immersion pipette 4 serving to receive the reagent, as well as the exact addition on the one hand the given amount of solution enables, on the other hand, the rapid heat exchange between Sample solution and reagent used.

Wie auch an der Fig. 2 ersichtlich, besteht die Tauchpipette selbst aus einem das Reagens aufnehmenden Gefässteil (a) welches mit einem gekrümmten Ausflussteil (b) versehen ist. Zum Gefässteil (a) schliesst sich der Kolben (c) an. As can also be seen in FIG. 2, there is the immersion pipette itself from a vessel part (a) which receives the reagent and which has a curved outflow part (b) is provided. The piston (c) connects to the vessel part (a).

In diese Pipette kann das Reagens durch den jusflussteil (b) mit Hilfe des Kolbens (c) derart aurgesaugt werden, dass zwischen der iusgangsöffnung des Ausflussteiles (b) und einem Markierungszeichen in der N§he des Gefässteiles am Ausflussteil eine Luftsäule vorhanden sein soll. Diese Luftsäule verhindert dann, dass sich die Reagenslösung mit der zu untersuchenden Lösung vor dem beabsichtigten Beginn der Reaktion berührt, selbst falls die das Reagens enthaltende Pipette in die zu untersuchende Lösung eingetaucht ist. The reagent can be poured into this pipette through the jus flow part (b) With the help of the piston (c) it can be sucked out in such a way that between the outlet opening the outflow part (b) and a marking symbol near the vessel part there should be a column of air at the outlet part. This column of air then prevents that the reagent solution is with the solution under investigation before the intended The start of the reaction is touched, even if the pipette containing the reagent is in the one to be examined Solution is immersed.

Die Wärmekompensation geht im Falle einer Tauchpipette binnen zwei Minuten vor sich, sogar in dem Falle, wenn zwischen Probe und Reagens ein Temperaturunterschied von 3 - 4°C herrscht. In the case of an immersion pipette, the heat compensation is within two Minutes to go, even in the event that there is a temperature difference between the sample and the reagent 3 - 4 ° C prevails.

Der Wärmekompensator 2 taucht ebenfalls in die Lösung. Er oestent aus eines in ein dünnwandiges Glasrohr ge-Schweissten Heizwiderstand. Seine Temperatur wird über einen regelbaren Widerstand so eingestellt, dass die jeweilige Umgebungswirkung der der Wärmeverlust infolge der Verdampfung kompensiert wird. Diese Kompensation kann innerhalb einer Minute so empfindlich eingestellt werten, dass das Fühleinstrument aucu nacn einer länger andauernden Beobachtung (zwei Minuten) nach der Kompensation praktisch schon keine zu korrieglerende Temperaturänderung anzeigt. The heat compensator 2 is also immersed in the solution. He ostents from a heating resistor welded into a thin-walled glass tube. Its temperature is set via an adjustable resistor so that the respective environmental effect which compensates for the heat loss due to evaporation. This compensation can be adjusted so sensitively within a minute that the feeler instrument also after a longer observation (two minutes) after the compensation Already shows practically no temperature change to be corrected.

Bei Massenanalysen kann man den Wärmekompen-@ator eventuell auch ausschalten und statt dessen das Abkühlen des Systems während z.B. einer halben Minute noch vor Zugabe des Reagensen messen und dann mit diesem Wert die Temperaturmessung bei der Reaktion korrigieren. The heat compensator can also be used for mass analyzes switch off and instead allow the system to cool down for e.g. half a Measure the minute before adding the reagent and then use this value to measure the temperature correct in response.

Gleichfalls taucht der zur Messung der Temperaturverän@erung während der Reaktion dienende Wärmewiderstandsblock 3 in die Lösung, der aus parallel- und in Reihe geschalteten @ärmewiderständen (Thermistoren) besteht, um dadurch die Aen@erungen in der Charakteristik der einzelnen Wärmewiderstände infolge der Alterung anszugleichen. Ausserdem taucht in das Gefäss noch ein Rührwerk (5) ein. Der Wärmewiderstandsblock schliesst sich an die Mes - und kalkulierende Einheit an. Likewise, the one for measuring the temperature change appears during the reaction serving thermal resistance block 3 in the solution, which consists of parallel and series-connected thermal resistors (thermistors) to thereby reduce the temperature to equalize in the characteristics of the individual thermal resistances as a result of aging. In addition, an agitator (5) is also immersed in the vessel. The thermal resistance block connects to the measuring and calculating unit.

Die Mess- und kalkulierende Einheit ist eine modifizierte Wheatstone-Rrücke (siehe Fig.1) in deren zwei entgegengesetzte Zweige je ein Wärmewiderstandsblock (TH1, TH2) eingebaut ist. Diese sind einzeln oder aber auch gemeinsam anzuwenden. Durch den gleichzeitigen Einbau zweier Wärmewiderstandsblöcke ist eine eventuelle Aenderung ihrer Charakteristik jeder Zeit kontrollierbar und so ist die Sicherheit der Messung zu sichern. Zur Sicherung der Reproduzierbarkeit der Messungen wird die Spannung der Messbrücke durch die genaue Einstellung der Batteriespannungen konstant gehalten. @er Widerstand der in den einen Zweig der Wheatstone-Brücke eingebauten Wärmewiderstände wird durch die in den anderen Zweig der Brücke eingebauten fixen Widerstände (R3, R4, R1, - R6, R7, R8, R9) ungefähr kompensiert. Die volle Ausgleichung der beiden Zweige der Brücke geschie@t mit Hilfe der Potentiometer (P1 und P2) (feine und grobe Einstellung). Das Einschalten der Wärmewiderstände in die Brücke geschieht mittels der Schalter (K1 und K@). tm wie Spannung der die Brücke versorgenden Batterie zu kontrollieren kann man die Wärmewiderstände auch durch fixe Widerstände ersetzen. Zwei konstante Widerstände (R1, R2) wurden für diesen Zweck in die Brücke eingebaut. Bei dem Umschalten dieser mit den Schaltern (K2 und K3) zeigt das Fühlerinstrument (G) einen gegebenen Ausschlag an. Falls der Ausschlag des Fühlerinstrumentes vom gegebenen Wert aoweicht, wird die Speisespannung der Brücke mit Hilfe der Spannungsregelnden Potentiometer (P3, P4) auf den vorgescbriebenen Wert eingestellt. Der Ausschlag des Fühlerinstrumentes verändert sich bei gleicher Temperaturänderung mit @er Speisespannung @er Brücke. Infolge dessen kann durch die Veränderung der Brückenspeisespannung erreicht werden, dass der Endausschlag des Fühlerinstrumentes bei verschiedenen Spannungen verschiedenen Temperaturänderungen entspricht. The measuring and calculating unit is a modified Wheatstone bridge (see Fig.1) in their two opposite branches each have a thermal resistance block (TH1, TH2) is installed. These can be used individually or together. By installing two thermal resistance blocks at the same time, a possible Change of their characteristics at any time controllable and so is the security to secure the measurement. To ensure the reproducibility of the measurements the voltage of the measuring bridge through the precise setting of the battery voltages kept constant. @er resistance built into one branch of the Wheatstone Bridge Thermal resistances are fixed by those built into the other branch of the bridge Resistances (R3, R4, R1, - R6, R7, R8, R9) approximately compensated. The full balance of the two branches of the bridge with the help of the potentiometers (P1 and P2) (fine and rough setting). The thermal resistors in the bridge are switched on using the switches (K1 and K @). tm is the voltage of the battery supplying the bridge To control it, the thermal resistances can also be replaced by fixed resistors. Two constant resistors (R1, R2) were built into the bridge for this purpose. When switching this with the switches (K2 and K3) the sensor instrument shows (G) gives a given deflection. If the deflection of the feeler instrument is from given value ao, the supply voltage of the bridge is adjusted with the help of the voltage regulating Potentiometer (P3, P4) set to the preset value. The rash of the sensor instrument changes with the same temperature change with @er supply voltage @er bridge. As a result, by changing the bridge supply voltage can be achieved that the end deflection of the feeler instrument at different Stresses different temperature changes is equivalent to.

Die zum gleichen prozentualen Anteil gehörigen Temperaturänderungen der verschiedenen Komponenten sind unterschiedlich. Mit dem Sendern der Brückenspannung kann aber erreicht werden, dass jedweder gegebener prozentualer Anteil eines beliebigen Elementes dem gleichen Ausschlag ergibt. Aus diesem Grunde wurden in die Brücke einstellbare feste Widerstnde (R12, R13, R14, R15, R16, R17, R18) eingebaut, die mit einem Yaxley-Schalter (x6) eingeschaltet die Spannung zur Bestimmung des gesuchten Elementes so einstellen, dass das Fhlerinstrument die Menge der zu bestimmenden Komponente unmittelbar in Prozent angibt. (Laut der Figur zeigen die Widerstände R12 bis R18 z.B. die Menge folgender Elemente: Si, Mn, Ti, V, X, Mo, Cr) Als Pühlerinstrument (G) kann ein Galvanometer mit Lichtanzeige und von einer Empfindlichkeit von 10-10 A gebraucht werden oder ein Registrator von der gleichen Empfindlichkeit. Der Gebrauch dieses Letzteren ißt besonders vorteilhaft, wenn eine Komponente nur in sehr kleinen Mengen vorkommt, und dies mit katalytischer Reaktion bestimmt werden soll. The temperature changes associated with the same percentage the various components are different. With the transmission of the bridge voltage but it can be achieved that any given percentage of any Element results in the same deflection. Because of this, they were in the bridge adjustable fixed resistors (R12, R13, R14, R15, R16, R17, R18) built into the with a Yaxley switch (x6) switched on the voltage to determine the wanted one Set the element so that the sensor instrument reads the amount of the Component directly in percent. (According to the figure, the resistors show R12 to R18 e.g. the amount of the following elements: Si, Mn, Ti, V, X, Mo, Cr) As a Pühler instrument (G) a galvanometer with light display and a sensitivity of 10-10 A needed or a registrar of the same sensitivity. The use this latter is particularly beneficial when eating a component only in very small amounts Amounts occurs, and this should be determined with a catalytic reaction.

Zu dieser Methode soll bemerkt werden, dass die Geschwindigkeit einer katalytischen Reaktion von der Kondentration des Katalysators abhängig ist. Im Falle von Reaktionen die eine Temperaturänderung hervorrufen, kann man von der Geschwindigkeit der Temperaturänderung der zu untersuchenden Lösung auf die Konzentration des Katalysators folgen. Diese Methode ist in erster Linie zur Bestimmung von Spurenelememten geeignet, da sich bei satalytischen Rea@@onen die Reaktionswärme sozusagen vervielfältigt undzwar proportional zu der Menge der durch den Katalysator während der Zeiteinheit vereinigten oder zerstörten Molekülen. It should be noted about this method that the speed of a catalytic reaction depends on the condensation of the catalyst. In the event of of reactions that cause a change in temperature can be seen from the speed the change in temperature of the solution to be examined on the concentration of the catalyst follow. This method is primarily suitable for the determination of trace elements, because with satalytic reactions the heat of reaction is multiplied, so to speak and it is proportional to the amount of the catalyst while the unit of time united or destroyed molecules.

Bei Analysen dieser Art wird also die Konzentration des gesuchten Elementes durch die Geschwindigkeit der Temperaturänderung ausgewertet. In analyzes of this type, the concentration of the sought Element evaluated by the speed of temperature change.

Die allgemeine Arbeitsmethode laut der Erf indung ist die folgende: Die Arbeitsgänge können bei der thermometrischen Analyse - wie bei Jeder anderen analytischen Bestimmung - in zwei Gruppen eingeteilt werden: a) die Vorbereitung der Probe; b) die Bestimmung selber. a) Zur Analyse von Proben gleicher Stoffart werden die Probelösungen in jedem Falle in gleicher Weise vorbereitet. Dies bedeutet, dass der Stoff immer z.B. in Säure von gleicher Menge, Qualität und Konzentration gelöst wird, zum Aufschliessen immer die gleiche Menge Aufschlussmittel gebraucht wird, zum Maskieren die gleiche Menge von Reagens zugesetzt wird, der pH-Wert der Lösungen auf den gleichen Wert eingestellt wird etc. Innerhalb Je einer Reihenanalyse müssen die Volumina der Probelösungen demjenigen ert gleich sein, zu welchem die Einstellung des Sesswiderstandes der Wheatstone-Brücke derart geschehen ist, dass sich die Menge der gesuchten Komponente unmittelbar in Prozent ergebe. Die in den obigen dargelegte, gleiche Vorbereitungsmethode bedeutet in Falle von Reihenuntersuchungen auch den Vorteil, dass die angelernte Arbeitskraft den gleichen Arbeitsgang durchführt. b) Der praktische @eg der Bestimmung ist wie folgt; Die Temperatur der auf das vorgeschriebene Volumen au@gefüllten Probelösungen wird annähernd so auf Z@@mertemperatur gebracht, dass deren Temperatur mit 1 - 2°C @ber der Temperatur der Umgebung liegt. Danach wird die Lösung in das Dewar-Gefäss (1) gefüllt und in die Losung wird die das Reagens samt einer Luftsäule enthaltende Tauch-Pipette (4), weiterhin der ihrer (5), der Wärmekompensator (2) und der Wärmewiderstandsblock (3) eingetaucht. Die Wheatstone-Brücke wird mit Hilfe der Einstellpotentiometer (P1, P2) der Ausgangstemperatur der Probelösung entsprechend so kompensiert, dass der Zeiger des Fühlerinstrumentes (G) in die Grundstellung kommt. Anschliessend werden mit Hilfe der sich an den Wärmekompensator (2i anschliessenden Heiswiderstände (in der Figur nicht veranschaulicht) die infolge der Verdunstung und des Wärmeaustausches entstandenen Wärmeverluste so kompensiert, dass der Zeiger des Fühlerinstrumentes (G) während einer Beobachtung von einer halben Minute nicht aus der Grundstellung weicht. Der gesamte Arbeitsgang nimmt etwa zwei Minuten in Anspruch, während dieser Zeit gleicht sich die eventuelle Temperaturdifferenz zwischen Probe-und Reagenslösung praktisch aus, sogar dann, wenn zwischen den Ausgan@stemperaturen der zweier Lösungen ein Unterschied von 3 - 4°C vorhanden ist. Nach der Stabilisation der Temperatur der Probe wird dna Reagens der Probe aus der Pipette (4 mit Andrücken des Kolbens (c) zugesetzt und an dem Fühlerinstrument (G) die bsf den Zusatz des Reagenses entstandene Tem eraturänderung abgelesen oder registriert, die gleichzeitig den prozentualen Inteil der gesuchten Komponente angibt. The general working method according to the invention is as follows: The operations can be carried out with the thermometric analysis - as with any other analytical determination - can be divided into two groups: a) the preparation the sample; b) the determination itself. a) For the analysis of samples of the same type of substance the sample solutions are always prepared in the same way. This means, that the substance is always e.g. in acid of the same quantity, quality and concentration is dissolved, the same amount of disintegration agent is always used for disruption the same amount of reagent is added to mask the pH of the Solutions is set to the same value etc. Within each series analysis the volumes of the sample solutions must be equal to that for which the The sess resistance of the Wheatstone bridge was set in such a way that the amount of the component sought results immediately in percent. The ones in the The same preparation method set out above means in the case of serial examinations also the advantage that the semi-skilled worker carries out the same work step. b) The practical @eg of determination is as follows; The temperature of the prescribed The volume of the filled sample solutions is brought to approximately the same temperature as that their temperature is 1 - 2 ° C @ above the temperature of the surroundings. Thereafter will the Solution filled into the Dewar vessel (1) and into the solution the submerged pipette (4) containing the reagent together with an air column continues that of their (5), the heat compensator (2) and the heat resistance block (3) are immersed. The Wheatstone bridge is set with the help of the setting potentiometers (P1, P2) of the starting temperature compensated for the sample solution in such a way that the pointer of the feeler instrument (G) comes into the basic position. Then with the help of the heat compensator (2i subsequent hot resistances (not illustrated in the figure) the result heat losses caused by evaporation and heat exchange are compensated, that the pointer of the feeler instrument (G) during an observation of half a Minute does not deviate from the basic position. The entire operation takes about two Minutes, during this time the possible temperature difference is evened out between sample and reagent solution practically, even if between the starting temperatures between two solutions there is a difference of 3 - 4 ° C. After stabilization the temperature of the sample is dna reagent of the sample from the pipette (4 with pressure of the piston (c) and on the feeler instrument (G) the bsf the addition of the Reagenses resulting temperature change can be read off or registered at the same time indicates the percentage of the component sought.

Ausführungsbeispiel Analyse von Hochofenschlacke a) Bestimmung von Kieselsäureanteil Aus der fein zerstäubten Schlacke werden C,2 g in ein 400 ml Becherglas eingewogen, dann 30 ml Salzsäure von der Dichte 1,12 zugegeben und mit Magnetrührer 2 Minuten gerührt. Dann wird die Lösung auf 200 ml mit destilliertem. Wasser aufgefüllt, und anschliessend die Temperatur der Lösung auf ungefahr 1 0C über die Temperatur der Umgebung eingestellt. Die so vorbereitete Probe wird in ein mit Paraffin überzogenes Dewar-Gefäss gefüllt und der ebenfalls p araff inierte Wärmewiderstandsblock, Mischer, Wärrnekompensator und die aus Kunststoff hergestellte und 1 ml 40 %-ige Flussäure enthaltende Tauchpipette, werden in die Lösung eingetaucht. Nach einer Minute Wartezeit wird die Mesabrücke auf 0 eingestellt, anschliessend wird die Temperatur der Lö-Lösung mit dem Wärmekompensator stabilisiert. Nach Stabilisation der Lösungstemperatur wird die Flussäure der Probelösung zugesetzt und an den Fühlerinstrument wird der SiO2-Anteil in Prozent abgelesen. Die Bestimmung des Kieselsäureanteiles kann nach der Methode und Einrichtung gemäss der Erfindung binnen 10 Minuten durchgeführt werden, während die gleiche Bestimmung nach den herkömmlichen Methoden 2 - 3 Stunden in Anspruch nimmt. Embodiment Analysis of Blast Furnace Slag a) Determination of Silica content The finely atomized slag is poured into a 400 ml beaker with C.2 g Weighed in, then added 30 ml of hydrochloric acid with a density of 1.12 and with a magnetic stirrer 2 Minutes stirred. Then the solution is distilled to 200 ml with. Filled with water, and then the temperature of the solution to about 1 0C adjusted via the temperature of the environment. The sample prepared in this way is stored in a paraffin-coated Dewar vessel filled and also p araff inated Thermal resistance block, mixer, thermal compensator and the one made from plastic and 1 ml dipping pipette containing 40% hydrofluoric acid are immersed in the solution. After a minute of waiting, the mesa bridge is set to 0, then the temperature of the Lö solution is stabilized with the heat compensator. After stabilization The hydrofluoric acid is added to the sample solution at the solution temperature and transferred to the sensor instrument the SiO2 percentage is read off. The determination of the silica content can be carried out according to the method and device according to the invention within 10 minutes while the same determination according to the conventional methods 2 - 3 hours takes.

Nach der Bestimmung des Kieselsäureanteiles können in der gleichen Probelösung auch andere Komponenten bestimmt werden. b) Bestimmung von Barium Das Barium reagiert mit Schwefelsäure unter Freiwerden von bedeutender Reaktions@ärme, und so kann diese Reaktion zur thermometrischen Bestimmung des Bariums gewählt werden ach der Bestimmung der Kieselsäure wird die Tauchpipette mit Schwefelsäure gefüllt und in die Lösung getaucht, der Yaxley-Schalter auf denjenigen Widerstand, der auf das Barium, ereicht wurde, geschaltet, nach erfolgter Wärmekompensation die Schwefelsäure aus der Tauchpipette in die Lösung gedrückt und an dem Fühlerinstrument der prozentuale Anteil des @ariumoxyds abgelesen. c) Bestimmung von Eisen Eisen (II) reagiert mit Wasserstoffperoxyd unter Freiwerden von bedeutenden Wärmemengen, so kann diese Reaktion zur thermometrischen Bestimmung des Eisens gewählt werden. Nach der Bariumbestimmung wird der Yaxley-Schalter auf den auf das Eisen geeichten Widerstand gestellt und als neues Reagens das Wasserstoffperoxyd mit Hilfe der Tauchpipette in die Lösung getaucht. Nach dem Temperaturausgleich wird das Wasserstoffperoxyd in die Lösung gedrückt und an dem Fühlerinstrument der prozentuale Eisenan@@l bgelesen. After determining the silica content can be used in the same Other components can also be determined using the sample solution. b) Determination of Barium Das Barium reacts with sulfuric acid, releasing significant reaction arms, and so this reaction can be chosen for the thermometric determination of the barium After the determination of the silica, the dip pipette is filled with sulfuric acid and immersed in the solution, the Yaxley switch to the resistor that is on the barium, which has been reached, is switched, after heat compensation has taken place, the sulfuric acid pressed into the solution from the pipette and the percentage on the feeler instrument Read the proportion of @ariumoxide. c) Determination of iron iron (II) reacts with hydrogen peroxide releasing significant amounts of heat, so this reaction can be chosen for the thermometric determination of iron. After the barium determination, the Yaxley switch is calibrated on the iron Resistance set and as a new reagent the hydrogen peroxide with the help of the dip pipette immersed in the solution. After the temperature equilibrium, the hydrogen peroxide becomes pressed into the solution and read the percentage iron @@ l on the feeler instrument.

Nach der oben beschriebenen Methode nimmt die Bestimmung dreier Komponenten in der Hochofenschlacke nur 15 Minuten in Anspruch. Nach herkömmlichen analytischen Arbeitsmethoden dauern die gleichen Bestilungen mindestens 4 - 5 Stunden. Following the method described above, the determination of three components takes place in the blast furnace slag in just 15 minutes. According to conventional analytical Working methods, the same classifications take at least 4 - 5 hours.

Die Methode und Einrichtung nach der Erfindung bietet ferner die Möglichkeit auch solche Bestimmungen nebeneinander durchuführen, die mit den bisher bekannten analytischen Methoden nicht durchführbar waren. The method and device according to the invention also offers the Possibility to carry out such determinations side by side, which with the previously known analytical methods were not feasible.

Über den praktischen Gebrauch hinaus kann die Sinrichtung auch zu Forschungszwecken angewendet werden. In addition to practical use, the device can also be used Can be used for research purposes.

Claims

PATENT CLAIMS 1. Method for rapid quantitative determination of elements and connections element to be determined or the compound to be determined with a reagent of the sample solution of the same temperature in such a way associated with temperature change chemical or physiochemical reaction is brought about that meanwhile the quotient the heat capacity of the system and the molar enthalpy change of the applied Reaction remains constant and the amount of the component sought becomes exclusive determined by measuring the temperature change caused.

2. The method according to claim 1, characterized in that g e -k e n n z e i c ä n e t that a solution of the elements or connections to be determined with the exact brought together at the temperature of this solution solution of the reagent and the resulting temperature change is measured.

3. The method according to claim 2, characterized in that g e -k e n n z e i c h n e t that the elements or compounds to be determined in the case of a multicomponent system be determined so that the same in sequence with several, but on the different components are brought together selectively acting reagents and the temperature changes that occur as a result of the successive reactions can be measured separately depending on the course of the individual reactions.

4. Safekeeping according to claim 3, characterized in that g e -k e n n z e i c h n e t that, when determining elements with a similar concentration, their concentration is evaluated by the rate of temperature change.

5. Device for quick, quantitative B. tuning of elements or connections, thereby g e -. no indication that you are from one for The reagent is held in a vessel isolated from external temperature influences, a mixer (5), an immersion pipette (4), a heat compensator (2), one for Temperature change measurement serving thermal resistance block (3), still from a Electrical display or recording device required for measurement with a thermal resistance block (G), which is combined with a measuring bridge designed in this way (Fig. 1), which measure the concentration of the sought-after components by changing the Sensitivity of the bridge immediately in percent or in another concentration unit enables.

6. Device according to claim 5, characterized in that g e -k e n n z e i c h n e t that the metering device of the reagent is made of glass or plastic manufactured immersion pipette (4), which consists of a part of the vessel that receives the reagent (2) a curved outlet part adjoining one side (b) and piston (c) adjoining it on the other side.

7. Device according to claim 5, characterized in that g e -k e n n z e i c h a e t that the heat compensator (2) is a controllable electrical one immersed in the solution Radiator is.

8. Operation with the device according to claims 5-7 and loud the method according to claims 1-4, characterized in that The reagent solution @ is soaked up in the dip pipette (4) that between the Exit opening of the outflow part and one Markers An air column should be present at the outflow part, the immersion pipette filled in this way is immersed in the sample solution and after equilibrating the temperature between the sample and reagent solution in the reagent solution with the aid of plunger (c) of the immersion pipette the sample solution, is pressed.