Glaselektrode

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Schematischer Aufbau einer Einstabmesskette

Die Glaselektrode ist die häufigste Variante einer pH-Elektrode und wird somit zur Messung des pH-Wertes (der Wasserstoffionenaktivität) eingesetzt.

Sie ist in der täglichen Laborpraxis geeigneter als die Wasserstoffelektrode. Die Glaselektrode muss allerdings mit Lösungen bekannten pH-Wertes kalibriert werden (siehe pH-Elektrode).

Das sich an einer Glaselektrode einstellende Potential ist abhängig von der Wasserstoffionenaktivität und folgt der Nernst-Gleichung.

Prinzipiell sind zur pH-Messung zwei Elektroden notwendig, die Bezugselektrode und die Glaselektrode selbst. Meistens wird jedoch eine Bauform gewählt, bei der beide Elektroden in einer sogenannten Einstabmesskette vereint werden.

[Bearbeiten] Die kombinierte Glaselektrode

Diese Einstabmesskette ist aus einem inneren Rohr und einem äußeren Mantel aufgebaut. Der äußere Mantel dient als Referenz und besteht aus einem Silberdraht, Silberchlorid und einer Elektrolytlösung (meist Kaliumchlorid). Auch im inneren Rohr befinden sich Silberdraht, Silberchlorid und Kaliumchloridlösung, die zusätzlich noch einen Puffer enthält. Das innere Rohr ist mit der Glasmembran mit der zu messenden Lösung verbunden, der äußere Mantel wiederum mit einem Diaphragma. Daraus ergibt sich die elektrochemische Reihe:

Ag / AgCl / KCl-Lösung // Glasmembran // Messlösung // Diaphragma // KCl-Lösung / AgCl / Ag

Die am unteren Ende des inneren Rohrs der Einstabmesskette befindliche Glasmembran, stellt die eigentliche pH-sensitive Schicht dar. Diese Glasmembran besitzt innen und außen eine Quellschicht, in der Na⁺-Ionen gegen H⁺-Ionen ausgetauscht werden. Die äußere Seite der Glasmembran hat zur messenden Lösung Kontakt, die innere Seite zu einer gepufferten, also auf einen genauen pH-Wert eingestellten Lösung. Wird nun die Elektrode in eine Lösung gehalten, so werden sich im sauren Milieu H⁺-Ionen in die Quellschicht des Glases einlagern, oder es werden sich im basischen Milieu H⁺-Ionen aus der Quellschicht herausbewegen. Auf der Glasaußenseite wird dieser Vorgang durch die Messlösung kontrolliert, auf der Glasinnenseite durch die Pufferlösung mit fest eingestelltem pH-Wert. Es bildet sich also bei niedrigen pH-Werten außen eine Quellschicht mit grösseren H⁺-Anteil als innen, was zur Ausbildung eines elektrochemischen Potentials führt. Auftretende Potentialänderungen lassen sich messtechnisch erfassen.

[Bearbeiten] Verwendung und Einsatzgebiete

Messung des pH-Wertes im Labor
Online-Messung des pH-Wertes im industriellen Prozess, d. h. in der Chemie, Biotechnologie, Wasser- und Abwasserbeandlung, Lebensmittel- und Getränkeindustrie etc.
Durchführung von Säure-Base-Titrationen
pH-Wert-Bestimmung in Aquarien