PH-MESSUNG


PH-MESSUNG

Definition

pH ist als negativer Logarithmus der Wasserstoffionenaktivität, aH+ in einer Lösung definiert.
Daher: pH = - log(aH+)

pH-Messtechnologie

Der pH-Wert wird mithilfe einer Einrichtung mit zwei Elektroden gemessen: Der Messelektrode und der Referenzelektrode. Diese zwei Elektroden werden häufig in einer "Kombielektrode" zusammengefasst. Sämtliche von FLS angebotenen Elektroden sind "Kombielektroden".
Wenn die zwei Elektroden in eine Lösung eingetaucht werden, wird eine kleine galvanische Zelle aufgebaut.
Das entwickelte Potenzial ist von beiden Elektroden abhängig.
Die gemessene Spannung kann durch folgende Nernstsche Gleichung ausgedrückt werden:

E = Emeas - Eref = E0 - (2,303RT/F)pH

wobei
E = Gemessene Spannung
Emeas = Spannung der Messelektrode
Eref = Spannung der Referenzelektrode
E0= Elektroden-Standartpotenzial
R = Gaskonstante
T = Absolute Temperatur
F = Faradaykonstante

Dies bedeutet, dass das Verhältnis zwischen pH und E linear mit der Temperatur korrelliert.
Der Schlupfwert bei 25°C beträgt 59,18 mV/pH. Er liegt bei etwa 54 mV/pH bei 5°C und etwa 62mV/pH bei 40°C. Bei 100°C steigt der Schlupfwert auf etwa 74mV/pH.

pH-technische Begriffe

Kalibrierung
Bestimmung von Ausgleich und Schlupf eines pH-Systems.
Um die Funktion beider Elektroden bewerten zu können, muss die Kalibrierung für zwei pHPunkte durchgeführt werden.
Um die chemischen Stoffe zu berücksichtigen, die Einfluss auf die pH-Messung haben, kann eine Kalibrierung anhand der Probenlösung durchgeführt werden.

Kalibrierungslösung (Puffer)
Eine Lösung mit bekanntem pH-Wert zur Kalibrierung des pH-Systems.
Kalibrierungslösungen werden von der Temperatur beeinflusst.
Die Temperaturabhängigkeit des Puffers ist bekannt.
Nachfolgend finden Sie die Abhängigkeit der von FLS angebotenen Puffer:

pH-Pufferlösung Temperatur Tabel

Referenztemperatur
Bei pH-Messungen wird zu Vergleichszwecken häufig auf eine spezifische Temperatur hingewiesen, üblicherweise 25°C.

Automatische Temperaturkompensierung
Algorithmen für eine automatische Umwandlung des Proben-pH in einen pH-Wert bei Referenztemperatur.
Diese Funktion berücksichtigt die temperaturabhängige Veränderung des pH-Schlupfes.

Arbeitsweise von pH-Elektroden

Die pH-Elektrode ist eine hochohmige galvanische Zelle, in der das zwischen pH-Halbzelle und Referenz-Halzelle aufgebaute Potenzial die Summe verschiedener Potenziale darstellt. Abbildung A zeigt eine typische Glas-Kombinations-pH-Elektrode, in der die pH-Halbzelle und die Referenz-Halbzelle in einer einzelnen Konstruktion kombiniert werden. Idealerweise sind alle Potenziale konstant, außer eines auf der äußeren Hydratgelschicht erzeugten, das gemäß Nernstschem Gesetzt vom pH der Probe abhängig ist. Realelektroden unterscheiden sich von einer Idealelektrode durch verschiedene Faktoren,

Inklusive:

  1. Fertigungstoleranzen,
  2. Elektrodenalterung,
  3. Aufbereitung und Reinigung der Elektrode.

Alle pH-Messer bieten eine Kalibrierung oder Normung der Elektrode, um die oben genannten Effekte zu kompensieren. Eine Standardkalibrierung beinhaltet die Messung der Elektrodenreaktion in zwei pH-Pufferlösungen mit bekannten pH-Werten und die Erstellung einer linearen Darstellung der Elektrodenreaktion an diesen zwei Punkten. Dies führt zu Ausgleichs- und Schlupfkorrekturfaktoren, wobei der Ausgleich den mV-Verlust bei pH 7 und der Schlupf die Änderung der mV-Reaktion pro pH-Einheit darstellt.

Arbeitsweise von pH-Elektroden

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