Funktionsweise eines pH-Meters

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Abb.: pH-Messelektrode

Der pH-Wert einer Lösung kann nicht nur mittels Säure-Base-Indikatoren bestimmt werden. Er lässt sich ebenso und sogar genauer auf elektrochemischen Wege bestimmen. Dazu ist es wichtig eine Halbzellenreaktion zu wählen welche in direkter Abhängigkeit mit der H+-Ionen-Konzentration steht. Die nötige Bezugselektrode darf jedoch nicht vom pH-Wert abhängig sein damit eine Messung über elektrochemischen Wege zum Erfolg führt. Für solche Messungen wird eignet sich die Wasserstoffhalbzelle als pH-abhängige Zelle jedoch wird aus Gründen der leichteren Handhabbarkeit eine Glaselektrode gewählt. Sie besteht aus einer sehr dünnen Glasmembran (0,001mm) welche mit einer Pufferlösung mit bestimmtem pH-Wert gefüllt ist. Als eigentliche Elektrode dient ein Platindraht.

Die Bezugselektrode ist in den meisten fällen eine Silber-Siberchlorid-Halbzelle. Prinzipiell würde sich aber auch eine Kalomel-Elektrode eignen. Sie besteht aus einer Kaliumchloridlösung (c(KCl) = 0,1mol/l )und einem festen Bodensatz an Silberchlorid. Darin taucht einfeiner Silberdraht ein. Aufgrund des Löslichkeitsprodukt und der definierten Chlorid-Ionen-Konzentration stellt sich eine definierte Silber-Ionen-Konzentration ein. Es stellt sich somit ein Elektrodenpotential von E(Ag+/Ag) = 0,2814V ein.

Taucht man nun das Messsystem in eine Säuren- oder Basenlösung ein, so diffundieren H+-Ionen durch die Glasmembran. Dabei ist die Menge der diffundierenden H+-Ionen abhängig vom pH-Wert der Probenlösung. Es bildet sich somit zwischen beiden Seiten der Glasmembran ein pH-abhängiges Potential aus.

Mit Hilfe eines Voltmeters kann nun eine Potentialdifferenz zwischen Glaselektrode und Bezugselektrode gemessen werden. Man erhält einen Messwert in Volt.. Das pH-Meter besitz nun einen Rechenchip, welcher über die Nernstgleichung auf die H+-Ionen-Konzentration zurückrechnen kann. Man erhält einen Wert in pH-Einheiten.