English China

ELEKTROCHEMIE pH-Messung: die richtige Elektrode macht’s

Redakteur: Dipl.-Chem. Marc Platthaus

Der pH-Wert ist ein Maß für die Menge an Säure- bzw. Base in einer Lösung. Die genaue Kenntnis des pH-Wertes ist für eine große Anzahl von chemischen und analytischen Fragestellungen von enormer Bedeutung und entscheidet häufig über das Gelingen eines Experimentes. LaborPraxis präsentiert auf den nächsten Seiten aktuelle Trends und eine tabellarische Marktübersicht rund um den pH-Wert.

Anbieter zum Thema

Der pH-Wert ist ein Maß für die Menge an Säure- bzw. Base in einer Lösung. Die genaue Kenntnis des pH-Wertes ist für eine große Anzahl von chemischen und analytischen Fragestellungen von enormer Bedeutung und entscheidet häufig über das Gelingen eines Experimentes. LaborPraxis präsentiert auf den nächsten Seiten aktuelle Trends und eine tabellarische Marktübersicht rund um den pH-Wert.

Der pH-Wert gehört neben der Temperatur und der Masse sicherlich zu den am häufigsten bestimmten Werten im analytischen Labor. Bei zahlreichen chemischen und biologischen Reaktionen in wässriger Lösung spielt die Eigendissoziation des Wassers eine entscheidende Rolle. Rein chemisch ist der pH-Wert ein Maß für die Aktivität der Waserstoffionen in einer wässrigen Lösung auf einer Skala von 0 bis 14. Die pH-Skala ist eine logarithmische Skala. Eine Änderung um eine Einheit bedeutet in der Lösung eine zehnfache Zu- oder Abnahme der Wasserstoffionen. Früher wurde der pH-Wert meist titrimetrisch mittels Farbindikatoren bestimmt. Diese Methode war sehr zeitaufwendig und fehlerbehaftet. Er kann auch über Teststäbchen oder Colorimeter bestimmt werden. Aber alle diese Messungen garantieren keine definierten Messwerte. Einzig die hier vorgestellten Geräte messen einen definierten pH-Wert.

Sie bedienen sich hierzu eines elektrochemischen Prinzips. Hierzu wird über eine Messkette - bestehend aus Messelektrode und einer Referenzelektrode - der Messwert aufgenommen. Die Messelektrode besteht aus einem speziellen Glas, das durch seine Oberflächeneigenschaften besonders sensitiv für Wasserstoffionen ist. Taucht man nun die Elektrode in eine Probelösung, ändert sich die Spannung an der Messelektrode im Vergleich zur Referenzelektrode. Diese Änderung wird erfasst und vom Messinstrument in den pH-Wert umgerechnet.

Diese Messkette ist das eigentliche Kernstück in einem Gerätesystem zur pH-Messung. Da es sich bei der Einstellung des pH-Wertes um eine Gleichgewichtsreaktion handelt, musste der Anwender früher über ein hohes Maß an Fingerspitzengefühl und Erfahrung verfügen, um zu wissen, wann der pH-Wert sich eingestellt hat. Hochwertige Systeme nehmen dem Anwender heute durch ausgeklügelte Software, diese Arbeit ab. Nach wie vor ist aber gerade die Auswahl der richtigen Elektrode eine Tätigkeit, für die man eine gewisse Erfahrung benötigt.

Mehre hundert Eletroden zur Auswahl

„Die Frage, welche Sonde für welche Anwendung am besten geeignet ist, steht für eine gelungene pH-Bestimmung immer an erster Stelle“, beschreibt Achim Bodemann vom Fachteam pH bei Mettler Toledo die Wichtigkeit der Elektrode.

Gleicher Meinung ist auch Josef Platzek, Leiter Marketing und Kommunikation bei WTW. Er sieht eine zentrale Aufgabe in der Beratung des Kunden als Hilfestellung bei der Auswahl der richtige Sonde. Denn nicht jede Sonde sei für jede Messung geeignet, so Platzek. Eigenschaften wie die Ionenkonzentration, die Viskosität oder der Einfluss von Störionen spielt eine große Rolle bei der Bestimmung des richtigen pH-Wertes. Achim Dettenrieder, Applikationsingenieur bei der Deutschen Metrohm, kann diese Einschätzung nur bestätigen: „80 Prozent der Anfragen im Bereich der pH-Messung drehen sich um die Auswahl der richtigen Elektrode.“ Hieraus resultiert auch die große Anzahl an Elektroden der Firmen. Teilweise besteht das Portfolio an Sonden aus mehreren hundert unterschiedlichen Modellen, um eine große Anzahl von Applikationen abdecken zu können.

Bei der Frage, ob sich die Automatisierung bei der pH-Messung durchsetzt, sind sich die Vertreter der Firmen uneinig. Für Bodemann setzt sich der allgemeine Trend im Labor auch in der Bestimmung des pH-Werts fort.

„Aufgrund des immer höheren Durchsatzes im analytischen Labor, erhalten wir immer mehr Anfragen zu pH-Automationslösungen, denen wir mit unserem Probenwechsler nachkommen“, beschreibt er die Situation. Für Platzek ist die Bestimmung des pH-Werts kein festgeschriebener Punkt in einer Kette von Arbeitschritten, sondern muss häufig ad-hoc gemessen werden. Aus diesem Grund machen Automatisierungslösungen bei der pH-Bestimmung für ihn keinen großen Sinn. Viel mehr Wert solle der Anwender lieber auf die Dokumentation der gemessenen Werte legen. Stichworte wie GLP oder GMX sind aus seiner Sicht hier wichtige Aspekte.

Die immer weiter voranschreitende Annäherung von Labor- und Prozessanwendungen ist auch bei der pH-Bestimmung ein wichtiges Thema. Die Adaption der sehr sauberen Laborbedingungen in den Prozess erfordern gerade bei der pH-Messung ein großes Know-How. „Wir helfen unseren Kunden bei der Simulation von Labormessungen in die Produktion durch die Abschätzung der einzelnen Einflüsse wie Druck oder Temperatur“, so Bodemann. Natürlich gibt es immer noch einen gewissen Drift im Wert, der aber tolerierbar ist. Auch für Platzek ist dieser Aspekt sehr wichtig: „Da es nicht mehr wie früher die strikte Trennung zwischen Labor und Produktion gibt, erwarten unsere Kunden von uns in diesem Bereich Lösungen“, ergänzt er.

Jetzt Newsletter abonnieren

Verpassen Sie nicht unsere besten Inhalte

Mit Klick auf „Newsletter abonnieren“ erkläre ich mich mit der Verarbeitung und Nutzung meiner Daten gemäß Einwilligungserklärung (bitte aufklappen für Details) einverstanden und akzeptiere die Nutzungsbedingungen. Weitere Informationen finde ich in unserer Datenschutzerklärung.

Aufklappen für Details zu Ihrer Einwilligung

Auf den folgenden Seiten finden Sie eine Marktübersicht der Hersteller von pH-Metern. Die Firmen hatten die Möglichkeit ein Geräte pro Produktgruppe (mobile und Labor-Geräte) zu nennen. Diese Übersicht ist aus Selbstauskünften der teilnehmenden Firmen erstellt worden und erhebt aus diesem Grund keinen Anspruch auf Vollständigkeit.

(ID:138729)