DE660047C - Verfahren zur Bestimmung der Leitfaehigkeit von Elektrolyten mit Hilfe von Gleichstrom - Google Patents

Verfahren zur Bestimmung der Leitfaehigkeit von Elektrolyten mit Hilfe von Gleichstrom

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DE660047C
DE660047C DES122909D DES0122909D DE660047C DE 660047 C DE660047 C DE 660047C DE S122909 D DES122909 D DE S122909D DE S0122909 D DES0122909 D DE S0122909D DE 660047 C DE660047 C DE 660047C
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DE
Germany
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electrode
conductivity
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oxygen
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DES122909D
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Dr-Ing Fritz Lieneweg
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Siemens and Halske AG
Siemens AG
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Siemens and Halske AG
Siemens AG
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/06Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a liquid
    • G01N27/07Construction of measuring vessels; Electrodes therefor

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Description

  • Verfahren zur Bestimmung der Leitfähigkeit von Elektrolyten mit Hilfe von Gleichstrom Bei der Leitfähigkeitsbestimmung von Elektr.olyben mit Gleichstrom treten durch den Stromfluß Polarisationserscheinungen auf, durch die die Messungen beeinflußt werden. In ruhendem Wasser ist die Polarisation so stark, daß eine einigermaßen zuverlässige Messing nicht möglich ist. In fließendem Wasser ist zwar eine Messung, beispielsweise unter Verwendung von Kupferelektroden, da-`in möglich, wenn als Verunreinigung im wesentlichen Kochsalz in Frage kommt; ein Polarisationseinfluß ist aber ,auch dann noch vorhanden, der bei Gegenwart Wanderer Salze wieder sehr stark wird.
  • Die Erfindung beseitigt diesen Polarisationseinfluß an Gleichstromelektroden vollkommen, und es lassen sich nun in ruhendem wie in fließendem Wasser völlig exakte Leitfähigkeits- und Salzgehaltsbestimmungen durchführen. Hierbei liegt der Erfindung folgender Gedankengang zugrunde: Die Polarisation beruht darauf, daß eine gegenelektromiotorische Kraft infolge Bildung eines Wasserstoff-Sauerstoff-Elementes an den Elektroden wirksam wird. Diese Gegen-EMK muß dadurch zum Verschwinden gebracht werden können, daß der Sauerstoff bei der Entstehung an der Elektrode sofort entfernt wird. Dies ist durch Verbrennen des abgeschiedenen Sauerstoffes mit Hilfe von Wasserstoff möglich, wie es bei den elektrischen Elementen ;allgemein bekannt ist.
  • Demgemäß betrifft die Erfindung ein Verfuhren zur Leitfähigkeitsbestimmung mit Gleichstrom, bei welchem von dieser Tatsache Gebrauch gemacht und dafür Sorge getragen wird, daß eine Polarisation gar nicht erst auftreten kann. Das Wesen der Erfindung liegt darin, daß entweder nur die Elektrode, ,an der sich Sauerstoff abscheiden würde, Moder auch beide Elektroden während des Stromdurchganges mit einem Stoff in Berührung gebracht werden, der einen gewissen Wasserstoffdruck besitzt, welcher ausreicht, um den an der einen Elektrode sich abscheidenden Sauerstoff zu reduzieren.
  • Gasförmigen Wasserstoff zu verwenden, würde außer den Schwierigkeiten der dauernden Gaszufuhr den Nachteil haben, daß durch das Vorbeileiten von Wasserstoff an der Elektrode der Stromfluß ständig gestört und dadurch die Messung b@eeinflußt wird.
  • Für eine einwandfreie Messung sind deshalb ;erfindungsgemäß alle festen oder flüssigen Stoffe mit einem beliebigen Wasserstoffpartialdruck geeignet, doch wird man vorzugsweise solche verwenden, die selbst keine Ionenreaktionenergeben und die Messung nicht durch .ihre Eigenleitfähigkeit beeinträchtigen können, also neutrale Moleküle mit be,1 stimmtem Wasserstofpartialdruck. Als s@@, cher Stoff ist u. a. vorzugsweise das Cläii.. hydron geeignet, dessen Wasserstoffdrüietwa io-2# Atitt. beträgt. Daneben sind aber sämtliche Reduktions-Oxydations-Systeme, die einen Wasserstoffpartialdruck aufweisen, für diesen Zweck geeignet, wie beispielsweise Indophenol, Thionin, Methylenblau usw.
  • Außerdem lassen sich aber ,auch Elektrolyte verwenden, wie beispielsweise eine Mischung ,von Fe C13 und Fe CL, die einen Wasserstoffpartialdruck aufweisen. Da für die Reduktion gewöhnlich nur sehr kleine Mengen benötigt werden, kann man es so einrichten, daß die durch den Zusatz derartiger Elektrolyte hervorgerufene Leitfähigkeit praktisch gegenüber der zu messenden vernachlässigt werden kann. .
  • Damit der Wasserstoff des Chinhydrons den Sauerstoff verbreinen kann, muß der an den Elektroden durch den Stromfluß entstehende Sauerstoff-Wasserstoff-Partialdruck kleiner bleiben als io-4b bzw. io-2i Atm. Beispielsweise errechnet sich bei einer Gleichspannung von o,2 Volt an den Elektroden ein Wasserstoffpartialdruck von etwa io-2-' und ein Sauerstoffpartialdruck von etwa t o-1° Atin.
  • In. der Praxis hat es sich gezeigt, daß bereits geringe Spuren von Chinhydron, die zu der zu untersuchenden Lösung hinzugesetzt werden, bei Verwendung von Platinelektroden das Auftreten von Polarisationserscheinungen restlos ausschalten. Beispielsweise genügt weniger als i mg Substanz für i 1 Lösung. An Stelle von Platin können auch weniger edle Metalle, @j-ie Gold, Silber, Eisen-Nickel-Legierungen usw., als Elektrodenwerkstoit Verwendung finden, die den sich abscheidenden Sauerstoff so absorbieren, daß er mit dem Wasserstoff des zugesetzten Stoffes reagiert.
  • Es müß bemerkt werden, daß sowohl in fließendem als insbesondere auch in ruhendem Wasser sich immer gleiche konstante Werte ergeben. Weiterhin hat sich gezeigt, daß auch Erwärmungen bis auf i oo° und darüber keine Änderung der Einstellung des zu messenden Wertes nach sich ziehen, abgesehen von der durch die höhere Temperatur bedingten Änderung der Leitfähigkeit der Lösung selbst. Bei einem Einstellen auf die gleiche Temperatur ergeben sich also bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens immer wieder die gleichen Salzgehaltwerte.
  • Auch bei Verwendung stark alkalischer Lösungen, bei denen bereits eine Umsetzung beispielsweise des Chinhydrons stattfindet, bleiben die Messungen einwandfrei, weil die ,absolute Höhe des Wasserstoffdruckes und ine Konstanz für die Messungen nicht von =»edeutung sind.
  • ::' Um zu einer technisch günstigen Form eines Leitfähigkeits- bzw. Salzgehaltmessers mit Zusätzen zu kommen, wie sie gemäß der Erfindung verwendet werden sollen, ist es sticht zweckmäßig, der Lösung dauernd Chinhydron beizugeben, sondern in weiterer Ausbildung der Erfindung werden eine oder beide Elektroden mit Chinhydron durchgesetzt. Das geschieht beispielsweise dadurch, daß die Platinelektrode im Innern mit Chinhydron gefüllt wird, welches dem Platin den erforderlichen Wasserstoffdruck erteilt, während außen die Lösung vorbeiströmt. Zu diesem Zweck kann man entweder Platin selbst als Hohlkörper ausbilden oder .einen anderen Hohlkörper aus teilweise porösem Material verwenden, der mit Platin durchsetzt wird.
  • Ein Ausführungsbeispiel einer derartigen Anordnung ist in der Zeichnung dargestellt und soll im folgenden beschrieben werden.
  • Als Anode, an der sich durch den Stromdurchgang der Sauerstoff ausscheidet, wird ein Porzellangefäß i verwendet, dessen unterer Teil 2 porös ist und dessen Innenwandung 3 mit einer Platinschicht überzogen ist. Der poröse Teil 2 wird mittels einer Platinierungsflüssigkeit durchplatiniert. Das Gefäß wird mit einer dicken Chinhydronpaste gefüllt und mit der Verschlußplatte q. geschlossen. Diese ist zur guten Kontaktgabe mit dem Platin des Gefäßes als Feder .ausgebildet und außerdem platiniert. Das gefüllte Porzellangefäß wird in den Einsatz 5 eingesetzt, der z. B. in die Rohrleitung eingeschraubt werden kann, in der der Salzgehalt von Wasser festgestellt werden soll. Durch Anziehen der Schraube 6 wird das Gefäß druckdicht verschlossen. Als Kathode dient ein anschraubbares Rohr ",. beispielsweise aus einer Eisen-Nickel-Legierung, das als Schirmelektrode die Anode umgibt. Dieses Rohr ist mit Öffnungen 8, die den Durchfluß gestatten, und mit einem Steg 9 versehen, der das Porzellangefäß i eng umschließt. Durch den Einsatz 5 ist die Elektrode geerdet, so daß dieser als Kathodenanschluß dienen kann. Durch Platinierung des Elektr odenmetalls sowie durch den Steg 9 und die Ausbildung als Schirmelektrode ist die Entstehung einer gegenelektromotorischen Kraft, die die Messung beeinflussen könnte, verhindert, obwohl als Elektrode ein von der Anode verschiedenes Metall verwendet wird.
  • Das ganze Gerät läßt sich leicht zusammensetzen und zum Auswechseln der Paste ausbauen. Es zeichnet sich ferner durch einen gedrängten Aufbau und die Verwendung von sehr wenig Platin aus, wobei ,an Stelle von Platin selbstverständlich ,auch andere Metalle verwendet werden können, die sich in poröser. Körpern anbringen lassen,oder in fester Form genügend wasserstoffdurchlässig sind.
  • Es hat sich gezeigt, daß bei einer derart aufgebauten Elektrode der Chinhydronvorrat außerordentlich lange reicht, da der Verbrauch nur sehr gering ist.
  • Die Müssung@en lassen sich selbstverständlich auch unter Verwendung von bekannten Temperaturkompensationseinrichtungen, beispielsweise von Widerständen mit positivem oder negativem Temperaturkoeffizienten. ;durchführen.
  • Die Verwendung von Chinhydron bzw. einer Chinhydronpaste ist an sich zur Erzeugung eines Wasserstoffdruckes in Lösungen bzw. an Meßelektroden nicht neu, (es sei nur an die allgemein bekannten Chinhydronelektroden zur PH-Messung erinnert. Bei diesem bekannten Verfahren handelt es sich jedoch nicht um die Bestimmung der Leitfähigkeit einer Flüssigkeit und um die Vermeidung von Polarisationserscheinungen bei Anwendung von Gleichstrom.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Bestimmung der Leitfähigkeit von Elektrolyten mit Hilfe von Gleichstrom, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung von Polarisatnonserscheinungen entweder die Elektrode, an der sich Sauerstoff abscheiden würde, oder beide Elektroden dauernd mit einem zusätzlichen Stoff in Berührung stehen, der ,einen gewissen Wasserstoffdruck besitzt, welcher ausreicht, um den an der einen Elektrode sich abscheidenden Sauerstoff zu reduzieren. z. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als zusätzliche Stoffe feste oder flüssige Körper verwendet werden, die selbst in Lösungen praktisch keine Leitfähigkeit besitzen. 3. Verfahren nach den Ansprüchen i und z, dadurch gekennzeichnet, daß als zusätzlicher Stoff Chinhydron verwendet wird. Anordnung zur Durchführung des Vierfahrens nach den Ansprüchen i, a oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein als die eine Elektrode dienendes Gefäß mit dem zusätzlichen Stoff gefüllt ist, während die andere Elektrode dieses Gefäß schutzgitterartig umgibt. 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die den zusätzlichen Stoff enthaltende Elektrode, aus einem teilweise porösen Porzellangefäß besteht, dessen poröser Teil durchplatiniert ist. 6. Anordnung nach Anspruch q, dadurch gekennzeichnet, daß das als zusätzlicher Stoff dienende Chinhydron in Form einer Paste unmittelbar an der Elektrode angeordnet ist.
DES122909D 1936-06-03 1936-06-04 Verfahren zur Bestimmung der Leitfaehigkeit von Elektrolyten mit Hilfe von Gleichstrom Expired DE660047C (de)

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