Direkt zur Broschüre

82 1.3. Messelektroden
1.3.1. pH-Glaselektroden
Wie funktioniert eine pH-Glaselektrode?
Die Glasmembran einer pH-Glaselektrode besteht aus
einem Silikat-Grundgerüst, das Lithiumionen enthält.
Wird eine Glasoberfläche in eine wässrige Lösung eingetaucht,
bildet sich auf der Glasoberfläche eine dünne
Quellschicht (Gelschicht) aus, in der die Glas struktur aufgeweicht
ist. Dies gilt sowohl für die Aussen- wie auch
die Innenseite der Glasmembran. Da die Protonen konzen
tration im Innenpuffer der Elek trode konstant ist (pH
7), stellt sich auf der In nen seite der Glasmembran ein
stationärer Zustand ein. Ändert sich dagegen die Pro tonen
konzentration in der Messlösung, kommt es in der
äusseren Quell schicht zu einem Ionenaustausch und da -
mit zu einer Veränderung des Potentials an der Glasmembran.
Erst wenn dieser Ionenaustausch einen stationären
Zustand erreicht hat, ist auch das Poten tial der
Glas elektrode konstant. Die Einstellzeit einer Glaselek trode
ist daher immer auch von der Dicke der Quell schicht
abhängig. Durch den ständigen Kontakt mit wässrigen
Lösungen wächst die Quellschicht – wenn auch sehr
langsam – immer weiter an, was längere Einstellzeiten
Abbildung 3: Das Silikatgrundgerüst der Glasmembran enthält
un ter anderem auch Lithiumionen. Bei der Aus bil dung der
Quellschicht an der Glas oberfläche we rden diese zum Teil
durch Protonen ersetzt. Ver ändert sich die Konzentration der
Protonen in der Messlösung, muss sich in der Quellschicht erst
wieder ein neuer sta tio närer Zu stand einstellen, was eine Veränderung
des Potentials an der Glas membran zur Folge hat
zur Folge hat. Um möglichst re pro du zierbare Ergebnisse
zu erhalten, ist deshalb eine Kon ditionierung der Elektrode
in einem geeigneten Elek trolyten unbedingt erforderlich,
um einen mög lichst stationären Aus gangszustand
der Quellschicht zu ga ran tieren.
Tabelle 1: Die verschiedenen Elektrodengläser der Metrohm AG im Überblick
Anwendung U-Glas T-Glas
M-Glas Aquatroden- E-Glas
(grün)
(blau)
(farblos) Glas (gelblich) (gelblich)
pH-Bereich 0...14 0...14 0...14 0...13 0...13
Temperaturbereich 0...80 °C 0...80 °C 0...60 °C 0...80 °C 0...80 °C
Dauereinsatz
kurzzeitig
0...100 °C
Membran- Elektroden mit Elektroden mit mit kleiner Grosse
Elektroden
oberfläche grosser Membran- mittlerer bis Membran- Oberflächen mit mittlerer bis
oberfläche grosser Membranoberfläche(Mikro- grosser Membranoberfläche
(Minielektroden)
elektroden)
oberfläche
Besonderheiten Für stark alkali- Messungen in Messungen Spricht sehr schnell Spricht sehr
sche Lösungen, nichtwässrigen in kleinen Proben- an, daher beson- schnell an, hohe
Lang zeit mes- Probenlösungen volumina ders ge eig net für Beständigkeit im
sungen und
Mes sun gen in Dauereinsatz
Messungen bei
ionen armen oder
hohen
schlecht ge puf-
Temperaturen
ferten Lösungen
Membranwiderstand
(M
Bezogen auf
Kugelmembran
10.5 mm Durchmesser