5Tomogramme zur raschen Auswertung von Generatorgasanalysen.

Von

Hans Freytag~ Frankfur t a. ~ .

lV[itteilung aus der Deutschen Glastechnis~hen Gesellschaft e.V., Franldurt a. M.

[Eingegangen am 30. Juli t940.]

Wi~rmetechnische Beratung der Glashütten erfordert Durchführung von Generatorgasanalysen, deren rechnerische Auswertung stets dann betrt~chtliche Zeit in Anspruch nimmt, wenn es sich um Reihenunter- suchungen handelt. Es lag nahe, ein zeitsparendes Verfahren zu suchen, das die Berechnungen vereinfacht, ohne die Sicherheit der Ergebnisse zu beeinträchtigen. Ein solches Verfahren dürfte in ~qetztafeln gegeben sein, die durch Verwendung der L e i t l i n i e gekennzeichnet sind 1) und deren Entwürfe ich in dieser Arbeit vorlege.

An den Beispielen soll gleichzeitig die Möglichkeit einer vielleicht allgemeineren Anwendung dieser Art Nomogramme in der analytischen Chemie angeregt werden. Insbesondere der Betriebschemiker könnte durch Benutzung solcher Nomogramme nicht unwesentlich zur Wirt= schaftlichkeit seiner Arbeitsweise beitragen. Für die Benutzbarkeit ent- scheidend ist Mlerdings jene Genauigkeit, mit der das Nomogramm Ab- lesungen gestat ten kann, die durch die Größe der Maßstt~be, die den Umfang der Netztafel bestimmen, begrenzt erscheint.

I. K o n s t r u k t i o n de r ~ q o m o g r a m m e . Zur Analyse gelangen i00 ccqn Generatorgas. In bekannter Weise werden

zuuächs~ CO2, CnI:I2n und CO bestimmt. Für die weitere TYntersuchung ver- bleibt ein Gasres~ 1~ c c m , von dem Vm c c m mit VL c c m Luft auf ~00 c c m

ergänzt und verbrannt werden. Die I~ontraktion beträgt VK c c m , die CO2- Menge Vco2 c c m , während sich durch Absorption ein O2-Übersehuß von Vos c c m ergibt. Sonach berechnen sich:

(V~ -- 2 Vco~). 2 R % H2----- 3 V m VCo~. 1%

u n d ~o C I - I a - V m

Diese beiden Formeln sind Grundlage der Nomogramme, die insgesamt vier

1) Vgl. die grundlegenden Ausführungen von I-I. D i e r c k s und H. E u l e r , Praktische I¢omographie, Verlag Stahleisen ra. b. I-I., Düsseldorf t939.

Ztschrft . f. anal. Chem. 120, 7. u. 8. Heft . 16

226 I-Ians Freytag: Nornogramme zur raschen Auswertung

Veränc[erliche berücksiehtigex]. Sie können folgende Werte annehmen: 1% ~--- 5 5 , 0 - - 7 5 , 0 ;Vm ~--- 20,0--60,0; VK ~- 8,0--25,0 und VC02 ~ ([,0--3,0. Diese setzen damit den lJmfang der Netztafe]n fest.

Zu Beginn der Konstruktion des ersten Nomogramms (Abb. 24) wird zunächst auf der linken Ordinate in entsprechendem l~aßstab V~: in den Grenzen 8»0 bis 25,0 aufgetragen. Auf der Abszisse denkt man sich gleichzeitig die Differenz V K - - 2 ¥coz verzeichnet. Um nun die Sub- traktionsstrahlen für die einzelnen Vco2-Werte zu erhalten, bes t immt man die Differenzen, indem man stets den gleichen 2 Vco2-Wert von zwei oder mehr beliebigen VK-Werten abzieht und die Ergebnisse über ihnen auf-

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Abb. 24. N o m o g r a m m z u r B e r e c h n u n g des t t2 -Geha l t e s eines G e n e r a t o r g a s e s .

trägt. Man gewinnt zwei oder mehr Punkte, die sämtlich auf einer Geraden liegen, die eine gewisse, von den gewählten Maßst~ben abhängige Neigung besitzen. ])en gleichen Weg schl£gt man zur Ermit t lung der übrigen Subtraktionsstrahlen ein. Man erkennt, daß sie zueinander parallel ver- laufen und die für Vco2~- i,0; 2,0; 3,0 usw. gültigen Strahlen unter- einander gleichen Abstand haben. Diese Gesetzmäßigkeit, die in gleicher Form auch beiAdditionsstrahlen, in etwas abgeänderter Form, bei Multi- plikations- und Divisionsstrahlen zu finden ist, erleichtert wesentlich sowohl die Konstrukt ion als auch die t tandhabung der ~qomogramme. Es ist nämlich möglich, I-Iilfsskalen, in diesem besonderen Falle eine Vco2-Skala, einzuführen, die das Aufsuchen der Subtraktionsstrahlen für beliebige Zwischenwerte ermöglicht (die Richtung ist bekannt).

%

70 S o

von Generatorgasanalysen. 227

Die Leitlinie L» die den Zweck hat, die sonst auf der Abszisse abzu- lesenden (VK--2 Vco2)-Werte auf die rechte Ordinate des Teilfeldes I zu übertragen u n d sO die Fortsetzung der ]3erechnung im nächsten Teil- feld zu gestatten, erhält man wie folgt: auf der rechten Ordinate denkt man sich, wie bereits bezüglich der Abszisse erwähnt, die (VK--2 Vco~)- Werte verzeichnet. ])ort braucht man nur jene Differenzen aufzusuchen, die vorhin schon zur Konstruktion der betreffenden Subtraktionsstrahlen gedient haben, durch deren l~unkte Parallelen zur Abszisse zu legen und diese zum Schnitt mit jenen Parallelen zur Ordinate zu bringen, die durch die Differenzpunkte der Subtraktionsstrahlen gezogen worden sind. Alle neuen Schnittpunkte liegen auf einer Geraden, die die Leitlinie darstellt und die im vorliegenden Fall identisch ist mit dem Subtraktionsstrahl für Vco2 ~ 1,0. Nach Beendigung der Konstruktion des ersten Teilfeldes entfernt man zweckmäßig die Abszissenskala, w/~hrend alle Koordinaten- I-Iilfsskalen erst nach völliger ]%rtigstellung des l~omogramms zu ent- fernen sind.

Im Teilfe]d I I ist eine Multiplikation vorzunehmen. Es empfiehlt sich, in den Wert 1~ die Konstante 2/3 aufzunehmen, wie dies ähnlich vorhin bei 2 Vco2 geschah. Das Ergebnis dieser Konstruktion sind die

R-Multiplikationsstrahlen (also eigentlich ~ - S t r a h l e n ) , die außerhalb

der Netztafel im Nullpunkt zusammenlaufen [ ,unterdrückter l~ull- punkt" 1)]. Im übrigen erfolgt die Konstruktion genau so wie die der Sub- traktionsstrahlen, nur mit dem Unterschied, daß jetzt die Werte für

21~ (VK--2 Vco2) " -~- aufzutragen sind. Die Konstruktion der Leitlinie

ergibt eine unter 45 o geneigte Geraße L2, da sich die benutzten Maßst/~be wie ~: i verhalten. Die Gesetzm/~J]igkeit des gleichen Abstandes ist, parallel zur Abszisse, vorhanden. Da der Nullpunkt außerhalb der I~etz- tafel liegt, wm'den zwei Hilfsskalen 1~' und 1~" eingeführt, die die Fest- legung der l~ultiplikationsstrahlen für beliebige, zwischen 55,0 und 75,0 gelegene Werte von 1~ leicht ermöglichen. Zu diesem Zweck werden die Funkte 55 beider Skalen mit den Punkten A und ]3 verbunden; es wird weiter nach dem lh-inzip der Teilung einer gegebenen Strecke in beliebig viele gleiche Abschnitte verfahren.

Die bisher geschilderten Grundsätze sind auch bei der Konstruktion des Teilfeldes I I I zu beachten. M~n erhält dort die Vm-Divisionsstrahlen mit ihren Hilfsska]en Vm' und Vm" aber parallel zur Ordinate) zur ]3e- stimmung beliebiger Vm-Strahlen sowie die Leitlinie L 3.

Das Ergebnis, den H2-Volumprozentgehalt, bezogen auf 100 cc/m des analysierten Generatorgases, wird in praktisch geforderter Genauigkeit auf der rechten Ordinatenskala abgelesen.

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1) Vgl. H. D i e r e k s und H. E u l e r , a. ~. O. t5"

Te/Ifeld ]-

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c~~ J ù°LS =r /

o

228 I~lans Freytag: lqomogramme zur raschen Auswertung

Das zweite l~omogramm (Abb. 25) erlaubt die rasche Ermittlung des Cl-I4-Volumprozentgehaltes. Es besteht aus nur zwei Teilieldern. Im ersten Teilfeld wird der Voo2-Wert mit R multipliziert. Die Kon- struktion der lYIulgiplikationsstrahlen wurde bereits oben beschrieben. In Teilfeld II wird durch Vm dividiert. Auch diese Konstruktion wie die Notwendigkeit der ttilfsskalen wurden schon besprochen.

c~3 7~ r A«sgangsE«snTenge: /OOcm ~

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x

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~ t

V~ ci

Teil feld~

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/ / /

B / / / Z 2

/ / /

Abb. 25. N o m o g r a m m zur B e r e c h n u n g des CH4-Geha l t e s e ines G e n e r a t o r g a s e s .

Das dritte I~omogramm (Abb. 26, S. 22.9) ist zur Kontrolle der Richtig- keit der H 2- und CI-I4-Bestimmungen entworfen worden. Rechnerisch erfolgt eine solche ~achprüiung bekanntlich in der Weise, daß der O2-Ver- brauch bei der Verbrennung ermittelt wird, der zusammen mit der Menge des durch Absorption bestimmten 02-Übersehusses gleich sein muß dem ursprünglich zur Verfügung stehenden Os-Gehalt der verwendeten Luft- menge VL. Es gilt demnach:

2 ( V x 2 -b 2 Voo, q- Vo, = 0,2i VT,. Voo~)

Durch entsprechende Umformung gelangt man zum Ausdruck VK q- 4 Vco2 q- 3 Vo, = VL.

0,63 Diese Gleichung ist die Grundlage des dritten Iqomogramms. Es

besteht aus drei Teilfelderu. Im ersten erfolgt die Addition VK q- 4 Vco2

% ~~,0

4z7

6,0

~o

0

von Generatorgasana]ysen. 229

(die erhaltenen Additionsstrahlen gelten sonaeh für 4 Vco2), im zweiten die von (vK + 4 Voo~) + 3 Vo2. Das Teilfeld III endlich enth&lt nur den Divisionsstrahl für 0,63 mit seiner-Leitlinie L a. An der rechten Ordinaten- skala wird die angewendete Luftmenge Vn in Kubikzentimetern abgelesen. Die Konstruktion bedarf wohl keiner besonderen Erläuterungen mehr.

II. H a n d h a b u n g der Nomogramme.

An einem aus der Glasindustrie stammenden Beispiel soll das Arbeiten mit den drei Nomogrammen gezeigt werden.

t 00 ccr~ eines Gene ra to rgases e r g a b e n z u n ä c h s t : 6 ,0% CO.2, 0 ,2% CnH2n, 29 ,8% CO. Es w u r d e d a h e r e in Gasres t P~ ~ 64,0 c c m e r h a l t e n , t t i e r v o n w u r d e n 40 cc~r~ (Vm) m i t 60 cem L u f t (VL) v e r b r a n n t . Ge f lmden w u r d e : VK = t9 ,0 c c m , VCo2 = 2,0 c e m , Vo2 = 3,6 c c m .

cr~~ ~as und Luft: 7oüc~ J fS r r I r I

0 . ] ~ 3

«~<~ T«,'lf«ldZ ? / /2 /<s= VCo~ 7"eillYdZ Tl~Ibid «tE- / / / / 2z#- ~ / ' / , i ,~" ~~r- . , / / / , L, , , 77,-?v/T;--~!~õ~o ,

~X # i / , / 8 0 ~ ù.//S,'/ ,'Y/l/ ,, ~.

71 A I i i <yO ~~~ I~ / / / ' "

~ / / / / / / 30

Abb. 26. Nomogramm zur Prüfung der l~ichtigkeit der ]~2- und Ctt~-Best£mmungen.

N o m o g r a m m Abb . 24 (S. 226): Auf de r l i n k e n V K - S k a l a l ä ß t m a n d en sog. ]V[arschstrahl (in a l len ~Nomogrammen als s t r i c h p u n k t i e r t e L in ie ein- geze ichnet ) in P u n k t J 9,0 beg innen . I n angegeben e r l~ i ch tung f ü h r t m a n i h n bis z u m S u b t r a k t i o n s s t r a h l für Vco~ ~ 2,0, v o n d iesem zur Le i t l in i e L~, d a n n we i t e r z u m M u l t i p l i k a t i o n s s t r ] h l für 1%---- 64 (mi t t e l s der ~ ' - R " - S k a l e n gefunden) u n d zur Le i t l in i e L~ m~d v o n dieser z u m D i v i s i o n s s t r a h l fü r Vm ~ 40 (mi t te l s der Vm'-Vm'~-Skalen gefunden) sowie zu r Le i t l in i e L~; m a n ge l ang t so sch l ieß l ich zur rech~en O r d i n a t e n s k a ] a u n d l iest , i m E i n k l a n g m i t de r Berechnung, einen Wert für I-I~ ~-~ 16,0% ab.

Nomogramm Abb. 25 (S. 228) : Der IViarschstrahl beginnt auf der VCo~- Skala auf der linken Ordinate bei Punkt 2,0 und verläuft zunächst zum Multiplikationsstrahl für i~ im 64 (mittels der l~'-I~"-Ska]en erhalten) und zur Leitlinie L] und von dieser zum Divisionsstrahl für Vm -~ 40 (mittels der Vm'-Vm'-Skalen gefunden) und zur Leitlinie Le, die den Wert auf die rechte Ordinate der Netztafel projiziert, wo CH~ ~-~ 3,2% abgelesen wird.

Nomogra .mm Abb. 26: Der ~/Iarschstrahl wird von Punkt 19,0 der VK-Skala bis zum Additionsstrahl ffir VCO~-~ 2,0, von dort ~ar Leit- linie Lt, dann zum Additionsstrahl für Vo~ ~-3,6 (mittels der Vo~-Skala

230 K. Stamm und M. Goehring: ~lV[aßanalytische Bestimmung

bestimmt) und zur zugehörigen Leitlinie L2 geführt. Von dieser zieht man den Marschstrahl zum 0,63-Divisionsstrahl. Die Leitlinie L a projiziert den Wert auf die rechte Ordinatenskala, wo die angewendete Luftrnengc VL in Kubik- zentiraetern abgelesen wird. Man erhält VL -~ 60 c c m is/ Übereinstimmung mit den Tatsaehen.

Zusammeniassung. Für die rasche Auswertung von Generatorggsanulysen werden I~omo-

gramme entworfen, die durch die Leitlinie gekennzeichnet sind. Sie ermöglichen insbesondere dann Arbeitser]eichterung, wenn eine große Zahl von Analysen vorliegt. Die Kons t ruk t ion der Netztafeln wird be- schrieben und ihre I-Iandhabung an einem d e r Praxis der Glasindustrie en tnommenen Beispiel kurz erläutert . Die Arbeit soll außerdem die An- wendung solcher Nomogramme als Hilfsmittel auch auf anderen Gebieten der analyt ischen Chemie anregen, sofern es die geforderten Ansprüche an die Genauigkeit zulassen.

Maßanalytisehe Bestimmung von vierwertigem Selen mit Permanganat.

[IV. l~Iitteilung über Titration mit alke~liseher Permanganatlösungl).] Von

ltellmuth Stamm und Margot Goehring. Chemisches Inst i tut der Universität ttal!e.

[Eingegangen am 24. August 1940.]

Es ist bekanntU), dal3 selenige Si~ure durch Kal iumpermangana t nur dann quant i ta t iv oxydier t wird, wenn letzteres im Überschuß vor- liegt; eine direkte Ti t ra t ion ist also nicht durchführbar . Ältere Verfahren für die indirekte Ti t ra t ion von SeO 2 mit Pe rmangana t 3) enthal ten Fehler- quellen insofern, als mit dem Permanganatüberschuß zum Sieden erhi tzt werden soll oder l~iederschläge von niederen Manganoxyden auf t re ten; dadurch wird die ,Selbs tzerse tzung" des Permangana ts erheblich ge- fördert. Außerdem sind die älteren Verfahren selbst in der verbesserten Ausführungsform von L. M o s e r und W. P r i n z ~) einigermaßen um- ständlich~).

Wir haben deshalb versucht, die Ti t ra t ion von vierwert igem Selen mit Pe rmangana t nach der schon mehrfach von uns angewendeten Methode

i) Mitt. III.: .Diese Ztschrft. 115, I (1938/39). -- 2) L. lY[oser und W. P r i n z , diese Ztsehrft. 57, 290 (1918). -- 3) F. A. G o o c h und C. F. Gle- m o n s , Ztschrft. f. anorg. Chem. 9, 360 (1895); vgl. diese Ztsehrf~. 50, 512 (19i~). -- L. M a r i n e , Ztschrft. f. anorg. Chem. 65, 32 (i909); vgl. diese Ztsehrft. 50, 512 ( i9i i ) . -- a) Anmcrkung bei der Korrektur: Ein Verfahren zur potentiometrisehen Bestimmung von Seien mit IKilfe von Permanganat geben O. T o m i õ e k , O. P r o S k e und V. P a v e ] k a an [Colle'et. Trav. chim. tchèques 11, 449 (t939); durch Chem, Zeatrbl. 111, I I , 800 (1940)].