Wie messe ich den pH-Wert?

Der pH-Wert kann mit elektrochemischen Messsystemen, Lackmuspapier oder Indikatoren und Kolorimetern gemessen werden  Der einfachste Weg, eine zu nehmen pH-Messung ist die Verwendung von Lackmuspapier oder einem Kolorimeter  Der Vorteil dieser Art der pH-Messung besteht darin, dass der pH-Bereich bekannt ist und sie einfach anzuwenden sind  Leider sind Lackmuspapier und Kolorimeter in vielen Fällen nicht genau genug, um qualitativ hochwertige pH-Messungen durchzuführen, da der pH-Wert-Übergangspunkt vom Benutzer abhängt.

Eine weitere Möglichkeit zur pH-Wert-Messung ist die Amperometrie  Der Vorteil der Amperometrie als pH-Messung  Methode ist, dass sie einfach zu verwenden ist  Bei amperometrischen pH-Messungen erfolgt die Wasserstofferzeugung an einem Edelmetall  In Kombination mit einem unedleren Metall entsteht eine stromverteilende galvanische Zelle  Da Wasserstoffionen erzeugt werden, hängt der Strom der Zelle vom pH-Wert ab  Der Nachteil dieser Methode besteht darin, dass Unterschiede in der Probenzusammensetzung zu sehr großen Fehlern bei pH-Messungen führen und die Methode aufgrund von Effekten im Zusammenhang mit der pH-Glasmembran bei extrem konzentrierten Säuren und Basen keine zuverlässigen Ergebnisse liefern kann.

In besonderen Fällen kann die pH-Wert-Messung mittels Konduktometrie (Leitfähigkeitsmessung) erfolgen.  Bei dieser pH-Messmethode werden etwaige Membraneffekte aufgrund der Messtechnik minimiert  Der Vorteil dieser pH-Messmethode liegt in der relativ einfachen Handhabung  Der Nachteil besteht darin, dass eine Leitfähigkeitsmessung die gesamte Ionenaktivität misst, nicht nur die Wasserstoffionenaktivität  Darüber hinaus ist diese pH-Messung nur bei niedrigen Ionenkonzentrationen reproduzierbar und sicher.

Eine relativ neue Methode zur pH-Wert-Messung ist die Verwendung eines ionenselektiven Feldeffekttransistors (ISFET).  Kurz gesagt ist der ISFET ein Transistor mit Stromquelle und Drain, getrennt durch einen Isolator  Dieser Isolator (Gate) besteht aus einem Metalloxid, in dem sich wie bei einer Elektrode Wasserstoffionen ansammeln  Die positive Ladung, die sich außerhalb des Gates ansammelt, wird 'gespiegelt' Im Inneren des Tores wird dadurch eine gleich große negative Ladung erzeugt  Sobald dies geschieht, beginnt das Tor, Strom zu leiten  Je niedriger der pH-Wert, desto mehr Wasserstoffionen reichern sich an und desto mehr Strom kann zwischen Quelle und Abfluss fließen  Die ISFET-Sensoren funktionieren ähnlich wie Glas-pH-Elektroden nach der Nernst-Gleichung  Der Vorteil eines ISFET besteht darin, dass er sehr klein ist  Der eigentliche Feldeffekttransistor ist nur 0,2 mm groß2  Der Nachteil der Verwendung eines ISFET für pH-Messungen besteht darin, dass sie eine vergleichsweise kurze Haltbarkeit und geringe Langzeitstabilität aufweisen, wobei der typische Nutzungszyklus im Bereich von mehreren Wochen liegt.

Die gebräuchlichste Methode zur pH-Wert-Messung ist der Einsatz von pH-Messelektroden, wie dem pH-Sensor von BOQU Instrument  Diese pH-Messgeräte sind elektrochemische Sensoren, die aus einer Messelektrode und einer Referenzelektrode bestehen  Die pH-Messelektrode besteht aus Spezialglas, das aufgrund seiner Oberflächenbeschaffenheit besonders empfindlich gegenüber Wasserstoffionen ist  Die pH-Messelektrode ist mit einer Pufferlösung gefüllt, die einen pH-Wert von hat 7  Beim Eintauchen der pH-Messelektrode in eine Testlösung wird die Spannungsänderung von der pH-Elektrode gemessen, indem die gemessene Spannung mit der stabilen Referenzelektrode verglichen wird  Diese Änderung wird vom pH-Messgerät, beispielsweise dem pH-Messgerät PHG-2081X, dem Tisch-pH-Messgerät PHS-1705 oder dem professionellen tragbaren pH-Messgerät PHS-1701, aufgezeichnet und in den angezeigten pH-Messwert umgewandelt.

Von diesen pH-Wert-Messmethoden ist derzeit die Verwendung von pH-Elektroden die beste  Es gibt kein anderes pH-Messsystem, das über den gesamten pH-Bereich eine so hohe Zuverlässigkeit, Genauigkeit und Geschwindigkeit der pH-Messung bietet  Der minimale Nachteil der Verwendung von Glas-pH-Elektroden für die pH-Messmethode besteht darin, dass Glaselektroden empfindlich sind und vorsichtig gehandhabt werden sollten  Dieser Nachteil wird durch die Verwendung gelgefüllter pH-Elektroden in Anwendungen überwunden, bei denen die Elektroden robuster sein müssen.