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Potentiometrische pH-Messung

Potentiometrische pH-Messung

Die Messanordnung für die potentiometrische pH-Messung ist eine galvanische Zelle mit folgender Anordnung:

Messanordnung
Messelektrode (Indikator-E.) | Probelösung | Bezugselektrode  (Vergleichs-Referenz-Elektrode)

Als Messelektrode (Indikatorelektrode) ist hier die Wasserstoffelektode geeignet. Ihr Potential ergibt sich wie bereits behandelt zu:

E = 0,059 V pH

Als Vergleichselektrode kann die Standardwasserstoffelektrode oder eine andere Elektrode konstanten Potentials wie die Silberchlorid- oder die Kalomel-Elektrode verwendet werden.

Da die Handhabung von Wasserstoffelektroden aber umständlich ist, verwendet man lieber Elektroden 2. Art, deren Potential ebenfalls von der Oxoniumionenkonzentration abhängt. Die in ihrer Funktion übersichtlichste Elektrode für diesen Zweck ist die Chinhydronelektrode. Das Redoxpaar wird durch die Verbindungen Hydrochinon (ChH2) und Chinon (Ch) gebildet :

ChH2 Ch+ 2H++ 2e
Abb.1

Chinhydron ist eine Additionsverbindung von Chinon und Hydrochinon im Verhältnis 1:1, das in wässriger Lösung in ihre Bestandteile Ch und ChH2 dissoziiert.

Die Nernst-Gleichung für das Redoxpaar bei 25 °C lautet:

E = E 0 + 0,059 V 2 lg ( [ Ch ] [ H + ] 2 [ ChH 2 ] )     mit [ Ch ] [ ChH 2 ] = 1

Weil das Verhältnis von Chinon und Hydrochinon bei Auflösen von Chinhydron 1 ist, folgt:

E = 0,059 V pH

Die Elektrode besteht aus einem Platinblech, das in eine gesättigte Chinhydronlösung eintaucht. Das Potential der Elektrode hängt in ähnlicher Weise vom pH-Wert ab wie das der Wasserstoffelektrode. Die Vorteile der Chinhydronelektrode liegen in der einfachen Handhabung, der schnellen Potentialeinstellung und dem hohen Standardpotential von E0=0,70V. Letzteres bedingt, dass die Chinhydronelektrode auch eingesetzt werden kann, wenn in der Analysenlösung Oxidationsmittel vorhanden sind, die am Platin Wasserstoff zu H3O+ oxidieren würden. In alkalischen Lösungen mit pH-Werten über 8,5 kann die Chinhydronelektrode hingegen nicht verwendet werden, denn Hydrochinon ist eine schwache zweiprotonige Säure, die im alkalischen Gebiet weitgehend als Anion vorliegt, so dass das Potential nicht mehr in einfacher Weise vom pH-Wert abhängt. Im übrigen wird Chinhydron in alkalischer Lösung leicht durch Luftsauerstoff oxidiert, was zwar nicht prinzipiell unvermeidbar, im praktischen Einsatz aber lästig ist.

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