zum Directory-modus

Messung der Konzentration mit Elektroden

Einleitung

Ganz allgemein beschäftigt sich die Analytische Chemie mit der Detektion (qualitative Analyse) und mengenmäßigen Bestimmung (quantitative Analyse) von Substanzen. Bei der Konzentrationsbestimmung ist die Menge des zu bestimmenden Stoffes entscheidend. Die Sensoren, die die Konzentration einer bestimmten Verbindung bestimmen sollen, dürfen nur auf diese Verbindung ansprechen und sich nicht durch fremde Verbindungen beeinflussen lassen. Andernfalls würde das Messergebnis verfälscht werden. Diese Voraussetzung wird meist durch eine selektive Membran erfüllt, die nur auf die entsprechende Verbindung (bzw. auf das entsprechende Element) reagiert. Dies kann auch eine poröse Membran sein, die nur für die gewünschten Verbindungen (bzw. die gewünschten Elemente) durchlässig ist.

Das Auftauchen der zu bestimmenden Substanz sollte eine proportionale Änderung eines elektrischen Signals zur Folge haben. Dieses ist oft das elektrochemische Potential einer Messzelle (z.B. in einer Glaselektrode) oder die elektrische Spannung an einem MOSFET- bzw. einem ISFET (ionenselectiver FET)-Transistor.

Die Potentiometrie ist eine praktisch stromlose Messung von Zellspannungen. Hierbei gibt es immer eine Mess- und eine Bezugselektrode. Die Messelektrode soll Veränderungen der Lösung schnell und fehlerfrei erfassen. Die Bezugselektrode dagegen soll ein konstantes Potential halten. Das Potential (E) einer Messung ergibt sich dann aus der Differenz zwischen Messelektrodenpotentials (M) und Bezugselektrodenpotential (B) gemäß: E = E(M) - E(B).

Aus der Nernst'schen Gleichung:

E = E o ± R T n F ln a i

mit ai = Aktivität des Ions i, Eo = Standardpotential, R = Gas-Konstante, n = Wertigkeit des an der Elektrodenreaktion teilnehmenden Ions, F = Faraday-Konstante, ergibt sich das Elektrodenpotential der Messelektrode gegenüber der Standardwasserstoffelektrode. Diese Standardwasserstoffelektrode ist eine Platinwasserstoffelektrode, deren Elektrodenpotential für alle Temperaturen gleich Null gesetzt wird. Durch die etwas komplizierte Handhabung der mit Wasserstoff umspülten Platinwasserstoffelektrode wird als Bezugselektrode eine einfacher zu handhabende Elektrode eingesetzt. Wenn das Standardpotential dieser Elektrode bekannt ist, kann man das gemessene Potential der Messelektrode in das auf die Standardwasserstoffelektrode bezogene Potential umrechnen.

<Seite 1 von 4