電量滴定セル

著者らは特許

G01N27/447 - 電気泳動を用いるもの
G01N31/16 - 滴定の利用

の所有者の特許 JP2016528507:

メトラー−トレド ゲーエムベーハー

 

電量滴定セルおよび電量滴定セルを備える測定装置であって、第1電極(205,801,7,407,507,607,907)を備える第1の電気化学的半電池と;第2電極(3,403,503,603,803,903)および該第2電極(3,403,503,603,803,903)が浸漬される電解質(2,302,402,502,602,802,902)を備える第2の電気化学的半電池を含む第2ケーシング(1,401,501,601,801,901)と;少なくとも第1および第2酸化還元パートナーを備える酸化還元系と;第1および第2の電気化学的半電池の間に配置された少なくとも1つのダイアフラム(4,604,804)と;第1および第2の電気化学的半電池が接続された電気回路(11,411,511)とを備え;作動時に少なくともダイアフラム(4,604,804)および第1電極(7,407,507,607,907)がサンプル(14)に接触している電量滴定セルにおいて、第2ケーシング(1,401,501,601,801,901)が閉じられており、したがって電荷および物質移動がダイアフラム(4,604,804)を介してのみ可能であり;電解質(2,302,402,502,602,802,902)が固体であるか、または固体化されており、第1酸化還元パートナーを含み;酸化還元系の第1および第2酸化還元パートナーが、作動時に電量滴定セル内におけるガス発生が可能な限り抑制されるように選択されている。
【選択図】図1

 

 

[0001]
本発明は、電量滴定を実施するための電量滴定セルならびにこのような電量滴定セルを備える測定装置に関する。
[0002]
容量滴定は、多くの産業研究所において液体サンプル中の物質または分析物の物質量を量的に決定するための方法の一つである。伝統的に、滴定媒体がビュレットからサンプルに添加され、撹拌され、例えばサンプルのpH値または導電率の変化を適宜なセンサを用いて観察する。滴定の終点または当量点までに使用された滴定媒体容積または滴定媒体の滴定濃度について、起こった反応の化学量論に基づいてサンプル中の分析物の未知の濃度または物質量を計算することができる。「滴定濃度」とは、滴定溶液または測定溶液の実際の濃度と求める濃度との比率である。したがって、滴定濃度は、標準溶液を特徴づける係数である。
[0003]
現在では、手動で操作するビュレットの代わりに、単に滴定装置とも呼ばれる自動滴定装置が使用される。滴定装置は、自動計量部材、少なくとも1つの適切なセンサ、制御ユニット、および評価ユニットを含み、自動計量部材によって、滴定媒体が所定の増分で、または動的にサンプルに添加される。滴定媒体は、滴定装置においても一般に液状であり、変質および/または不純物に基づいた変化を防止するために滴定媒体の滴定濃度を規則的に点検し、および/または滴定媒体を新たに準備することが不可欠である。なぜなら、このような変化は測定エラーをもたらすからである。
[0004]
容量滴定の他に、酸化または還元される化合物の物質量または濃度を量的に検出するための電量滴定または電量分析も知られている。電量分析用滴定セルは2つの電気化学的半電池を含み、一方の電気化学的半電池は作用電極として作用し、他方の電気化学的半電池は対電極として作用し、電解質内に配置されている。電量分析では、滴定媒体は滴定時に作用電極で電気化学的に生成され、作用電極で変換された電荷が検出される。対電極では反対の電気化学的プロセスが経過し、含まれている物質が対電極において還元または酸化されることにより、滴定時に対電極の電気化学的半電池の内部の電解質が使用される。電量分析滴定セルの両方の電気化学的半電池は、作用電極の種類および極性に応じて両方の電気化学的半電池間の電荷および物質移動を可能にするダイアフラムによって相互に分離されていてもよく、ダイアフラムを介した移動は一方向または双方向であってもよい。
[0005]
電量滴定セルの構成に応じて、例えば酸滴定または塩基滴定を実施することができ、電量滴定セルは塩基または酸発生剤として構成されていてもよく、塩基発生剤は酸滴定のために水酸化物イオン(OH)を生成し、酸発生剤は塩基滴定のためにヒドロキソニウムイオン(H)を生成する。
[0006]
国際公開第2009/076144号は、例えば、プラチナ作用電極、プラチナ対電極、およびダイアフラムとして多層イオン交換膜を備える電量滴定セルを開示している。適切な電解質および適切なイオン交換膜を使用した場合、この電量滴定セルは電極の分極に応じて酸滴定または塩基滴定のために使用することができる。酸滴定の場合には、例えば水酸化ナトリウム溶液(NaOH)を陽イオン交換膜と共に使用することができる。
[0007]
さらに、電量滴定のために他の物質を現場で生成することもでき、これらの物質はサンプル中の分析物と反応する。サンプルがヨウ化物を含む場合には、このヨウ化物を作用電極でヨウ素に還元することができ、これにより、例えばサンプル中の二酸化硫黄(SO)を測定することもできる。
[0008]
しかしながら、既知の電量滴定セルは、滴定を実施する場合に作用電極および/または対電極においてガスが発生し、このガスを電量滴定セルから排出しなければならないという欠点を有し、また多くの場合、貴金属電極が使用されるので生産コストが高い。したがって、特に小型の電量滴定セルを提供することはこれまで不可能であった。
国際公開第2009/076144号
[0009]
本発明の課題は、小型に構成されており、作動時に実質的にガスが発生しない電量適量セルを提供することである。
[0010]
この課題は、サンプルで電量滴定を実施するための電量滴定セルであって、第1電極を備える第1の電気化学的半電池と、第2電極および電解質を有する第2の電気化学的半電池を含む第2ケーシングとを備える電量滴定セルによって解決される。第2電極は電解質に浸漬される。さらに電量滴定セルは、第1および第2酸化還元パートナーを備える酸化還元系と、第1および第2の電気化学的半電池の間に配置されたダイアフラムと、第1および第2の電気化学的半電池が接続された電気回路とを含む。作動時に少なくともダイアフラムおよび第1電極はサンプルに接触している。第2ケーシングは閉じられており、したがって電荷および物質移動はダイアフラムを介してのみ可能である。さらに、固体の、または固体化された電解質は第1酸化還元パートナーを含む。さらに酸化還元系の第1および第2酸化還元パートナーは、第2電極におけるガス発生が実質的に抑制されるように選択されている。
[0011]
本発明による電量滴定セルは極めて有利である。なぜなら、酸化還元系の第1および第2酸化還元パートナーの選択に基づいて、第1酸化還元パートナーは、固体の、または固体化された電解質内に配置されており、作動時に、電解質に浸漬された第2電極におけるガス発生を実質的に防止することができるからである。これにより、第2の電気化学的半電池を包囲する第2ケーシングを特に小型に構成することが可能になる。
[0012]
ダイアフラムは、特に第2の電気化学的半電池を第1の電気化学的半電池から分離し、作動時にはサンプルまたは測定媒体から分離する。したがって、両方の電気化学的半電池の間の、またはサンプルと第2の電気化学的半電池との間の電荷および物質交換は、ダイアフラムを介してのみ行うことができる。
[0013]
別の実施形態では、第2ケーシングは第1ケーシング内に交換可能に配置されており、第2ケーシングに含まれる電解質が消費された場合に、第2の電気化学的半電池を第2ケーシングと共に簡単に交換することができる。さらに第1ケーシングは第1の電気化学的半電池を含んでいてもよい。
[0014]
さらに、適切な酸化還元系を選択することにより、電量滴定セル内のガス発生を著しく低減するか、または完全の抑制することもできる。酸化還元系は、第1および第2酸化還元パートナーとして次のいずれか1つの物質組合せおよび/またはこれらの物質の化合物を含む:ヨウ素/ヨウ化物、シアン化鉄(II/III)
、亜鉛/亜鉛(II)化合物。
[0015]
亜鉛/亜鉛(II)‐酸化還元系は、本発明による電量滴定セルでは第1酸化還元パートナーとして亜鉛‐錯体化合物を含んでいてもよく、例えばZn[(NH(HO)2+を塩化物、窒化物または硫化物として含んでいてもよい。第2酸化還元パートナーとして、例えば亜鉛‐犠牲電極を第2電極として使用することもできる。別の構成では、第2酸化還元パートナーは固体電解質に添加される亜鉛粉末の形態で存在していてもよい。導電率を高めるために、電解質にさらに添加剤として導電性の化合物、例えば黒鉛または導電塩(例えばKSO、NaSCH、NaSCF)を添加してもよい。
[0016]
好ましくは、電解質または第2電極は第2酸化還元パートナーを含む。したがって、2つの酸化還元パートナーが電解質内に存在することができる。別の構成では、第1酸化還元パートナーは電解質内に存在し、第2酸化還元パートナーは第2電極内に含まれる。これは、例えば第2電極として犠牲電極を使用することにより実現できる。
[0017]
好ましくは、電量滴定セルは可逆性の酸化還元系を含み、接続に応じて第1電極を陽極または陰極として接続し、使用することができる。可逆性の酸化還元系は、第1電極を陽極または陰極として接続することにより、両方の酸化還元パートナー間の化学的均衡がいずれかの方向にずらされるように構成されている。可逆性の酸化還元系によって、電解質またはダイアフラムを交換する必要なしに、少なくとも所定の範囲で酸滴定および塩基滴定の両方を同じ電量滴定セルを用いて実施することが可能になる。
[0018]
両方の酸化還元パートナーの間の化学的均衡をずらすことにより、電量滴定セルを少なくとも部分的に再生することおよび/または同じ電量滴定セルを酸または塩基発生剤として柔軟に使用することが可能となる。
[0019]
第1電極および第2電極は、既知の従来技術とは反対に、好ましくは貴金属を含まない。第1電極は、金属、金属化合物またはそれらの混合物を含んでいてもよく、この場合、金属は、好ましくは、鉄、クロム、モリブデン、ニッケルおよび/またはチタンを含むグループから選択される。
[0020]
第2電極は、同様に金属、金属化合物またはそれらの混合物を含んでいてもよい。この場合、金属は、好ましくは、鉄、クロム、モリブデン、チタン、ニッケルおよび/または亜鉛を含むグループから選択される。特に、亜鉛を含む第2電極は、例えば犠牲電極として使用することもできる。
[0021]
別の構成では、第1および/または第2電極は、完全に、または部分的に、ガラス状炭素材料または導電性のポリマーからなっていてもよい。
[0022]
別の構成では、第1または第2ケーシングは、導電性のポリマーを含むか、または導電性のポリマーからなっており、このようなポリマーは、自身の特性に基づいて電量滴定セルの電気回路に接続することができ、第1および第2ケーシングは第1電極として作用することができる。このようにして、第1および第2ケーシングを第1電極として使用した場合には別個の第1電極を省略することができるので、電量滴定セルを特に小型に、安価に実現することが可能である。
[0023]
電量滴定セルで使用するために適した導電性ポリマーは、特に、導電性を高めるために1つ以上の添加剤を含むポリマーである。適切な添加剤は、例えば、黒鉛、金属粒子、金属化合物および/または炭素ナノチューブである。添加剤は、好ましくは約20〜35%の混合率でポリマーに添加される。
[0024]
固体電解質は、例えば、第1酸化還元パートナーまたは第1および第2酸化還元パートナーの水溶液を含んでいてもよく、この水溶液には、例えば約10%〜40%のシリカゲルが、含まれている水を保持するために添加されている。シリカゲルの他に、例えばゼオライトなどの層状ケイ酸塩またはテクトケイ酸塩、またはヒドロキシエチル・セルロースなどのセルロース化合物を保水のために使用してもよい。
[0025]
例えば、Zn/Zn2+酸化還元系が使用された場合、滴定時に、適切な錯化剤またはイオン交換体に結合することができるZn2+が電解質内に生じる。錯化剤は同様に電解質に添加される。錯化剤またはイオン交換体として、例えばゼオライトまたは同様に作用する粘土鉱物もしくはケイ酸塩を使用することができる。
[0026]
例えば、I/Iまたは
‐酸化還元系を使用した場合、他の錯化剤または
イオン交換体を使用しなくてもよい。なぜなら、この場合には第1および第2酸化還元パートナー自体が錯化体だからである。これらの酸化還元系を、固体の、または固体化された電解質と共に使用することもできる。
[0027]
固体電解質の代わりに、固体化された電解質、例えば、少なくとも第1酸化還元パートナーを含むヒドロゲルを使用してもよい。電量滴定セルのためのヒドロゲル‐電解質は、例えば水性のZnX‐溶液をヒドロゲル内に移動することにより生成でき、この場合、Xは、特に次のいずれか1つの陰イオンを含む:
、トリフラート:
(トリフラート)、
(トシレート)。このために
、線形のポリマー鎖、例えばポリ‐N‐ビニルアミド、または架橋されたポリマー鎖、例えばグリシリン・メタクリレートおよびN,N’‐Bis‐アクリルアミドからなる共重合体を使用することもできる。ヒドロゲル内で十分に高いイオン移動度を保証するために、使用されるヒドロゲルの粘度を調整もしくは設定することが重要である。適切な粘度は、約10重量パーセント〜約30重量パーセントのモノマーの使用により達成することができる。
[0028]
さらにヒドロゲルは第2ケーシング内に液体の形態で入れることができ、そこで直接に、すなわち現場で重合化し、固体化することができるので、生産技術的な利点を有する。
[0029]
第1および第2の電気化学的半電池の間に配置されたダイアフラムは、構成に応じて、第1および第2の電気化学的半電池の間の電荷移動および物質移動を可能にする。移動は、両方向に、第2の電気化学的半電池から第1の電気化学的半電池への単一方向にのみ行われる。好ましくは、ダイアフラムは実質的に多孔質セラミックス、多孔質ガラスおよびイオン選択膜の少なくともいずれか1つからなっている。
[0030]
ダイアフラムは、陰イオン交換膜または陽イオン交換膜として構成されていてもよい。この場合、ダイアフラムの種類および構成は、電量滴定セルを酸発生剤として使用するのか、または塩基発生剤として使用するのかに依存しており、使用される酸化還元系にも依存している。
[0031]
さらに、サンプルを化学的に変化させない、すなわちサンプルに対して化学的に不活性の不活性塩をサンプルに添加してもよい。例えば、このような不活性塩の例は、例えば硫酸カリウム(KSO)または硝酸カリウム(KNO)である。不活性塩の添加により、多くの場合には液体、例えば溶液または懸濁液として供給されているサンプルの導電率を高めることができる。サンプルの導電率を高めることにより、より少ない電圧を第1および第2電極の間に印加して電量滴定を実施することが可能になる。なぜなら、不活性塩の添加により高められたイオン移動度は、サンプルと電量滴定セルとの間の電荷補償を改善するからである。
[0032]
さらに、電量滴定セルの第2の電気化学的半電池は、第2の電気化学半電池からサンプルまたは測定媒体への物質移動を防止する役割を果たす化学的または物理的な拡散トラップを備えていてもよい。電量滴定セルの機能性を保持するために拡散トラップまたはイオントラップを使用することは原理的に知られている。
[0033]
本発明の別の態様は、上記特徴を有する電量滴定セルによってサンプルで電量滴定を実施するための測定装置を提供することに関する。この測定装置は、さらに作動時にサンプルを収容する容器と、滴定の終点または当量点を検出するためのセンサと、制御および/または表示ユニットとを含む。電量滴定セルは、作動時には少なくともダイアフラムおよび第1電極を介してサンプルに接触している。電量滴定セルの第2ケーシングは閉じられており、したがって電荷および物質交換はダイアフラムを介してのみ可能である。電解質は固体であるか、または固体化されており、第1酸化還元パートナーを含む。さらに酸化還元系の第1および第2酸化還元パートナーは、作動時に第2電極におけるガス発生が可能な限り抑制されるように選択される。
[0034]
本発明による測定装置では、センサとして、例えば、イオン選択性のセンサ、電位差センサ、または導電率センサが使用され、これらのセンサによって、終点または当量点に到達するまで滴定時にサンプルの少なくとも1つのパラメータが検出される。
[0035]
本発明による電量滴定セルの様々な実施例を次の図面に基づいて詳述する。この場合、同じ部材には同じ、または同様の符号を付す。
第2ケーシングが第1ケーシング内に交換可能に配置された電量滴定セルを示す概略図である。 第1ケーシングが第1電極として形成された別の電量滴定セルを示す概略図である。 図2に示した電量滴定セルおよびセンサを備える測定装置を示す概略図である。 本発明による電量滴定セルおよびセンサを備える別の測定装置を示す概略図である。 本発明による電量滴定セルおよびセンサを備える貫流測定装置を示す概略図である。 前端に配置されたダイアフラムを備える電量滴定セルを示す断面図である。 図6の電量滴定セルの部分図である。 前端に配置されたダイアフラムおよび第1電極として形成された第2ケーシングを備える別の電量滴定セルを示す断面図である。 側方に配置された2つのダイアフラムおよび交換可能な第2ケーシングを備える別の電量滴定セルを示す部分断面図である。
[0036]
図1は、本発明による電量滴定セルの概略図を示す。この電量滴定セルは、固体の、または固体化された電解質2が充填された第2ケーシング1を備え、電解質2には第2電極3が浸漬される。第2ケーシング1は閉じられた状態で形成されている。電荷および材料移動は、ダイアフラム4を介してのみ可能である。ダイアフラム4は、作動時に、滴定されるサンプルと接触するように第1ケーシング内に配置されている。第2電極3の電気接続部8は第2ケーシング1から外部に案内される。
[0037]
図1に示した電量滴定セルは、さらに第1ケーシング5を含み、第1ケーシング5は、サンプルに接触する開口部6を備える。第1ケーシング5内には、第1電極7および第2ケーシング1が配置されている。第1ケーシング5は、第2ケーシング1、および第2ケーシング1に含まれる構成部材の交換が可能となるようにカバー10によって閉じられている。極めて簡略化して示すように、この実施例では、特にカバー10を通ってさらに電気接触部8,9が案内されており、これらの電気接触部8,9を介して、第1および第2電極3,7は、制御された電気回路11に接続されている。
[0038]
図2は、本発明による電量滴定セルの別の実施形態を示す。この電量滴定セルは、図1に示した電量滴定セルと実質的に同一である。しかしながら、この実施形態では、第1ケーシング205内に別個の第1電極は配置されておらず、第1ケーシング205自体が第1電極である。第1ケーシング205は第1電極として作用することができるように、少なくとも部分的に導電性のポリマーからなり、図2に示すように、電気接続部9を介して電気回路11に接続されている。
[0039]
図3は、電量滴定セル312およびセンサ13を備える測定装置の概略図である。図示の電量滴定セル312は、図2示した実施形態に対応しており、図1に示した電量滴定セルを使用してもよい。センサ13および電量滴定セル312は、滴定測定もしくは電量滴定が実施されるべきサンプル14に浸漬される。サンプル14または測定媒体は、滴定時には適切な容器15内に配置されている。サンプル14は、一般に液体、例えば溶液または懸濁液である。
[0040]
サンプル14には、導電率を高めるために不活性塩を添加してもよい。不活性塩とは、ここでは、サンプルに対して化学的に不活性に振る舞い、サンプルを化学的に変化させない塩化合物である。例えば、このような不活性塩は、特に硫酸カリウム(KSO)、硝酸カリウム(KNO)である。サンプル14の導電率を高めることにより、より小さい電圧を第1電極と第2電極との間に印加して電量滴定を実施することが可能になる。なぜなら、不活性塩の添加によりイオン移動度が高められ、サンプルと電量滴定セルとの間の電荷補償が改善されるからである。センサ13として、例えばイオン選択性のセンサ、電位差センサ、または導電率センサを使用してもよい。電量滴定の終点または当量点に到達するまで、滴定時にサンプル14の適宜なパラメータがセンサ13によって検出される。このことは、制御および/または表示ユニット17により図示されている。
[0041]
図4は、センサ13および電量滴定セルを備える別の測定装置を別の実施形態で概略的に示す。この電量滴定セルは、第2電極403が配置される第2ケーシング401を含む。第2電極403は電気回路411に接続されており、第2ケーシング401は伝送路416を備える。伝送路416はダイアフラムを含むか、またはダイアフラムとして形成されている。伝送路416は、作動時に容器15に入っているサンプル14に接触する。さらにサンプル14には作動時に第1電極407およびセンサ13が浸漬される。第1電極407は同様に電気回路411に接続されており、センサ13は適切な制御および/または表示ユニット17に接続されている。伝送路416は、作動時に、第2電極403を備える第2の電気化学的半電池と、第1電極407を備える第1の電気化学的半電池との間に接触を形成し、2つの電気化学的半電池の間で電荷および材料移動を行うことができる。
[0042]
図5は、センサ13および電量滴定セルを備える貫流測定装置を概略的に示す。貫流セル515内にはセンサ13および第1電極507が配置されており、サンプル14は貫流セル515を貫流する。センサ13は、この場合にも制御および/または表示ユニット17に接続されている。第1電極507および第2電極503は電気回路511に接続されている。第2電極503は、閉じられたケーシング501内に配置されており、ケーシング501に入っている電解質502に浸漬される。第2電極503を備える第2の電気化学的半電池は、既に図4に関連して説明したようにダイアフラムを含む伝送路516を介して、第1の電気化学的半電池に接続されている。伝送路516は、電量滴定セルの作動時に第2および第1の電気化学的半電池の間で電荷および材料の移動が可能となるように形成されている。
[0043]
例えば図4および図5に示すように、第1および第2の電気化学的半電池が空間的に分離されていることにより、特に小型の電量滴定セルを実現することが可能になる。
[0044]
図6および図8は、本発明による電量滴定セルの別の2つの実施形態を断面図で示しており、図7は、図6の部分図である。
[0045]
図6および図7に示した電量滴定セルは、細長い管状の第2ケーシング601を含む。第2ケーシング601には、固体の、または固体化された電解質602が充填されている。電解質602には第2電極603が浸漬される。この実施例では、第2電極603は、適切な電極材料からなる薄い板または薄いプレートであり、ケーシング601の内壁に配置されている。
[0046]
作動時にサンプルまたは測定媒体に向いていない方の端部においてケーシング601はカバー624によって閉じられている。カバー624は、さらに把持部材618の閉鎖部材でもある。カバー624は、例えば電解質602を補充または交換する場合に取り外すことができる。好ましくは、カバー624は把持部材618および第2ケーシング601に解除可能に結合されている。
[0047]
作動時に測定媒体またはサンプルに浸漬される前端において第2ケーシング601はダイアフラム604によって閉じられ、ダイアフラム604は保持部材621によって第2ケーシング601に固定される。サンプルが第2ケーシング601に浸入することができないように、ダイアフラム607と第2ケーシング601との間にはシール手段626、ここではOリングが配置されている。サンプルの側には、ダイアフラム604の前方に、この実施例ではリング状に形成された第1電極607が配置されており、サンプルは、作動時にリング状の第1電極607の開口部を介してダイアフラム604に接触することができる。
[0048]
第2ケーシング601の前端部は、開口部625を除いて第1ケーシング620によって包囲されている。開口部625は、ダイアフラム604と、電量適量セルの前端が浸漬されるサンプルとが作動時に接触することを保証する。第2ケーシング620内には、さらに第1電極607が配置されている。
[0049]
第1および第2電極603,607は、カバー624を通って案内された電気接続部608,609を介して電気回路に接続されている。(図1〜図5参照。)
[0050]
図3〜図5に示したセンサ13は、例えばイオン選択性のセンサ、電位差センサ、または導電率センサであってもよい。終点または当量点に到達するまで、滴定時にサンプル14の少なくとも1つのパラメータがセンサ13によって検出される。このことは、図面に制御および/または表示ユニット17により示唆されている。この制御および/または表示ユニット17は、さらに第1および第2電極間の電圧または電流を制御し、検出されたパラメータ値を分析し、電量滴定の結果を検出し、これを表示する役割を果たすこともできる。制御および/または表示ユニット17は、別個の構成部材または複合的な構成部材として形成されていてもよい。
[0051]
さらに図6には、電量滴定セルを滴定装置のホルダに挿入する場合に役立つアダプタ619が示されている。
[0052]
図8は、電量滴定セルの別の実施例を示す。この電量滴定セルは、細長い管状の第2ケーシング801を閉鎖するダイアフラム804を前端に備える。ダイアフラム804と第2ケーシング801との間には、既に図6および図7に示したようにシール手段が配置されている。ダイアフラム804は、保持部材821によって第2ケーシング801で保持または固定される。
[0053]
第2ケーシング801には、固体の、または固体化された電解質802が充填されており、電解質802には、ここではロッド状の第2電極803が浸漬される。作動時にサンプルに向いていない方の第2ケーシング801の端部は、既に図6および図7に関連して説明したように、把持部材818によって部分的に包囲されており、カバー824によって解除可能に閉じられている。第2電極803および第1電極を接続するための電気接続部808,809が、カバー824を通って案内されている。この実施例では、導電性のポリマーまたは導電性の層を含む第2ケーシング801によって第1電極が形成されている。第2ケーシング801は電気接続部809に接続されている。
[0054]
図9は、側方に配置された少なくとも2つのダイアフラム922,923を備える別の電量滴定セルの部分断面図を示す。
[0055]
この場合にも電量滴定セルは、実質的に管状の細長い第2ケーシング901を備える。第2ケーシング901は、第1ケーシング905内に交換可能に配置されている。第2ケーシング901は、固体の、または固体化された電解質902によって充填されており、作動時には、側方に配置された少なくとも2つのダイアフラム922,923によってサンプルに対して閉じられている。ダイアフラム922,923は、2つのシール手段926によってシールされており、サンプルは、作動時にダイアフラム922,923を介してのみ第2の電気化学的半電池に接触する。電解質902には、既に図8に関連して説明したように、さらにロッド状の第2電極903が浸漬される。
[0056]
測定媒体に向いている方の第1ケーシング905の前端には第1電極907が取り付けられている。第1電極907は、ここでは平坦なディスクとして第1ケーシング905に挿入されている。さらに第1ケーシング905は少なくとも2つの側方開口部906を備え、これらの側方開口部906は、作動時に、ダイアフラム922,923および第1電極907がサンプルに接触できるように配置されている。
[0057]
この場合にも、第1および第2電極903,907は適切な電気接続部によって電気回路(この部分図には示されていない)に接続されている。
[0058]
本発明の特別な実施例を説明したが、本発明の知識に基づいて、例えば、個々の実施例の特徴を互いに組み合わせ、および/または実施例の個々の機能ユニットを入れ換えることによって、他の多数の実施形態を構成することも可能であることは自明である。特に図6〜図9に示した実施例は、交換可能な第2ケーシングを備える構成としてもよいし、第2ケーシングなしに構成してもよい。さらに、第1電極は、ロッドまたは薄板またはプレートとして構成されていてもよい。図示のいずれか1つの測定装置において電量滴定を実施するために、上記実施例にしたがった電量滴定セルを使用することができる。同様に、図6〜図8に示した電量滴定セルは、アダプタを備えた構成としてもよいし、アダプタなしに構成してもよい。アダプタは、この場合、所望の自動滴定装置または適切なスタンドで使用するために適した様々な形態で構成されていてもよい。
[0059]
1,401,501,601,801,901 第2ケーシング
2,302,402,502,602,802,902 電解質
3,403,503,603,803,903 第2電極
4,604,804 ダイアフラム
5,205,905 第1ケーシング
6,906 開口部
7,407,507,607,907 第1電極
8,608,808 電気接続部
9,609,809 電気接続部
10 カバー
11,411,511 電気回路
312 滴定セル
13 センサ
14 サンプル
15,515 容器
416,516 伝送路
17 制御および/または表示ユニット
618,818 把持部材
619 アダプタ
620 第1ケーシング
621,821 保持部材
922,923 ダイアフラム
624,824 カバー
625 開口部
626,926 シール手段



  1. サンプル(14)で電量滴定を実施するための電量滴定セルであって、
    第1電極(205,801,7,407,507,607,907)を備える第1の電気化学的半電池と;
    第2電極(3,403,503,603,803,903)および該第2電極(3,403,503,603,803,903)が浸漬される電解質(2,302,402,502,602,802,902)を備える第2の電気化学的半電池を含む第2ケーシング(1,401,501,601,801,901)と;
    少なくとも第1および第2酸化還元パートナーを備える酸化還元系と;
    第1および第2の電気化学的半電池の間に配置された少なくとも1つのダイアフラム(4,604,804)と;
    前記第1および第2の電気化学的半電池が接続された電気回路(11,411,511)と
    を備え;
    作動時に少なくとも前記ダイアフラム(4,604,804)および第1電極(7,407,507,607,907)が前記サンプル(14)に接触している電量滴定セルにおいて、
    第2ケーシング(1,401,501,601,801,901)が閉じられており、したがって電荷および物質移動が前記ダイアフラム(4,604,804)を介してのみ可能であり;
    前記電解質(2,302,402,502,602,802,902)が固体であるか、または固体化されており、第1酸化還元パートナーを含み;
    酸化還元系の第1および第2酸化還元パートナーが、作動時に、第2電極におけるガス発生が可能な限り抑制されるように選択されていることを特徴とする電量滴定セル。

  2. 請求項1に記載の電量滴定セルにおいて、
    該電量滴定セルが、第2ケーシング(1,901)が交換可能に配置された第1ケーシング(5,205,905)を含む電量滴定セル。

  3. 請求項1または2に記載の電量滴定セルにおいて、
    前記酸化還元系が、次のいずれか1つの物質組合せおよび/またはこれらの物質の化合物:
    ヨウ素/ヨウ化物、シアン化鉄(II/III)、亜鉛/亜鉛(II)化合物、
    を含む電量滴定セル。

  4. 請求項1から3までのいずれか一項に記載の電量滴定セルにおいて、
    前記第2酸化還元パートナーが、前記電解質(2,302,402,502,602,802,902)または前記第2電極(3,403,503,603,803,903)内に含まれている電量滴定セル。

  5. 請求項1から4までのいずれか一項に記載の電量滴定セルにおいて、
    前記酸化還元系が可逆性の酸化還元系であり、前記第2電極(3,403,503,603,803,903)が、陽極または陰極として作用する電量滴定セル。

  6. 請求項1から5までのいずれか一項に記載の電量滴定セルにおいて、
    前記第1電極(7,407,507,607,907)が、次のいずれかの金属、金属化合物および/またはそれらの混合物:
    ステンレス鋼、クロム、モリブデン、ニッケルおよび/またはチタン、
    を含む電量滴定セル。

  7. 請求項1から6までのいずれか一項に記載の電量滴定セルにおいて、
    前記第2電極(3,403,503,603,803,903)が、次のいずれかの金属、金属化合物および/またはそれらの混合物:
    ステンレス鋼、クロム、モリブデン、ニッケル、チタンおよび/または亜鉛、
    を含む電量滴定セル。

  8. 請求項1から7までのいずれか一項に記載の電量滴定セルにおいて、
    第1電極(7,407,507,607,801,907)および第2電極(3,403,503,603,803,903)の少なくともいずれかが、完全に、または部分的に、ガラス状炭素材料または導電性のポリマーからなっている電量滴定セル。

  9. 請求項2から8までのいずれか一項に記載の電量滴定セルにおいて、
    第1ケーシング(205)または第2ケーシング(801)が導電性のポリマーを含み、第1電極として作用する電量滴定セル。

  10. 請求項9に記載の電量滴定セルにおいて、
    前記導電性のポリマーが炭素ナノチューブを含む電量滴定セル。

  11. 請求項1から10までのいずれか一項に記載の電量滴定セルにおいて、
    前記ダイアフラム(4,604,804)が、多孔性のセラミック、多孔性のガラスおよびイオン選択膜の少なくともいずれか1つを含む電量滴定セル。

  12. 請求項1から11までのいずれか一項に記載の電量滴定セルにおいて、
    前記ダイアフラム(4,604,804)が、陽イオン交換膜または陰イオン交換膜である電量滴定セル。

  13. サンプルで電量滴定を実施するための測定装置であって、
    請求項1から12までのいずれか一項に記載の電量滴定セルと;
    作動時にサンプル(14)を収容する容器(15,515)と;
    滴定の終点または当量点を検出するためのセンサと;
    制御および/または表示ユニット(17)と
    を備え;
    前記電量滴定セルが、作動時に少なくともダイアフラムおよび第1電極を介してサンプルに接触している測定装置において、
    電量滴定セルの第2ケーシングが閉じられており、したがって電荷および物質移動がダイアフラムを介してのみ可能であり;
    電解質が固体であるか、または固体化されており、第1酸化還元パートナーを含み;
    酸化還元系の第1および第2酸化還元パートナーが、作動時に第2電極におけるガス発生が可能な限り抑制されるように選択されていることを特徴とする測定装置。

  14. 請求項13に記載の測定装置において、
    前記センサが、イオン選択性のセンサ、電位差センサ、または導電率センサであり、該センサによって、終点または当量点に到達するまで滴定時にサンプルの少なくとも1つのパラメータが検出される測定装置。

 

 

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