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Wissenswertes zu pH-Messgeräten

Die pH-Messgeräte bestimmen den ph-Wert in Flüssigkeiten. Die elektronischen Messgeräte besitzen als Sensor eine Elektrode, die in die zu messende Flüssigkeit eingetaucht wird. Auf einer Anzeige können Sie anschließend den aktuellen pH-Wert ablesen. Dieser gibt Aufschluss, ob es sich um eine saure oder basische Flüssigkeit handelt. Sie erhalten außerdem den genauen pH-Wert.

Auf Basis des festgestellten pH-Werts können Optimierungen im Wasser von Schwimmbädern und Aquarien oder zu Laborzwecken vorgenommen werden. Einige pH-Flüssigkeitstester sind auch für den Gebrauch in Cremes und Gels geeignet.

Suchtipp: Die hier angebotenen Messgeräte eignen sich zur Bestimmung des pH-Werts in Flüssigkeiten. Bodenanalyse-Geräte zur Bestimmung des pH-Werts, des EC-Werts und anderer relevanter Faktoren für die Bestimmung der Bodenqualität finden Sie hier.

Was ist der pH-Wert?

Gut zu wissen:

Der pH-Wert ist ein Maß für die Wasserstoffionen-Aktivität in einer wässrigen Lösung. Ausgesprochen bedeutet pH: potentia Hydrogenii. Das H stammt vom chemischen Zeichen H+ für ein Wasserstoff-Ion, p markiert die Potenz als Vielfaches.  

Genauer betrachtet, handelt es sich beim pH-Wert um die Gegenzahl des dekadischen Logarithmus der Aktivität der Wasserstoffionen. Da es sehr aufwendig wäre, die Aktivität eines einzelnen Wasserstoffions nachzuweisen, arbeiten alle gebräuchlichen Messverfahren mit Näherungswerten.

Wichtig zu wissen ist, dass der pH-Wert keine Einheit besitzt, er wird nur als Zahl angegeben und liegt immer im Bereich von 0 bis 14.

Die pH-Wert-Skala reicht von 0 bis 14. Ein pH-Wert von 7 ist neutral und eine Eigenschaft von reinem Wasser.

pH < 7 kennzeichnet saure wässrige Lösungen

pH = 7 kennzeichnet reines Wasser

pH > 7 kennzeichnet basische wässrige Lösungen

Der pH-Wert lässt sich wie folgt beeinflussen:

  • Werden Säuren in Wasser gelöst, geben sie Wasserstoffionen an das Wasser ab. Der pH-Wert der Lösung sinkt.
  • Werden Basen in Wasser gelöst, entziehen sie der Lösung Wasserstoffionen. Der pH-Wert der Lösung steigt.

Wie funktionieren elektronische Messgeräte für den pH-Wert?

Der pH-Wert von Flüssigkeiten wird von allen Messgeräten im Näherungsverfahren bestimmt, da sich die exakte chemische Zusammensetzung ohne laboratorische Bedingungen nicht zu 100 Prozent genau ermitteln lässt. Für die praktische Anwendung sind diese Messergebnisse ausreichend tauglich.

Elektronische pH-Messgeräte arbeiten mit einer pH-Elektrode. Diese erkennt pH-Differenzen in einem indirekten Verfahren:

  • Eine mit Pufferlösung gefüllte Glas-Membrankugel wird in die Testflüssigkeit eingetaucht.
  • Wasserstoffionen lagern sich als dünne Schicht an der Außenseite der Membrankugel ab, denn H+-Ionen haben die Eigenschaft sich am Silikat des Glases anzusetzen.
  • Im zweiten Schritt wird durch den Spannungsunterschied zwischen dem Inneren und der Außenseite der Glasmembrankugel die Konzentration der Wasserstoffionen ermittelt.
  • Dabei befindet sich eine Elektrode im Inneren der Kugel in der Pufferlösung und ein Referenzelektrolyt außerhalb der Membrankugel.
  • Die elektrische Leitfähigkeit zwischen den beiden elektrischen Kontakten gibt Aufschluss über die Konzentration der Wasserstoffionen, also den pH-Wert.
  • Ein Messumformer wandelt die Information des Sensors zur elektrischen Leitfähigkeit um in den pH-Wert, der auf dem Display des pH-Meters als Zahl angezeigt wird.

Wie werden pH-Messgeräte kalibriert?

Alle pH-Messgeräte bestimmen den pH-Wert. Allerdings gibt es Unterschiede bei der Kalibrierung.

Einfache Modelle haben keine Möglichkeit zur Kalibrierung oder zum Austausch des Messfühlers bei Abnutzung. Das ist nicht empfehlenswert, denn durch den Kontakt mit Flüssigkeiten besteht die Gefahr, dass sich an der Messspitze mit der Zeit Ablagerungen bilden, welche die Messwerte verfälschen. Bei pH-Messgeräten ohne Möglichkeit, den Messfühler auszutauschen, wäre das gesamte Messgerät dann unabänderlich defekt.

Für genaue Messwerte sollte das pH-Messgerät vor jedem Einsatz mithilfe von Puffer-Lösungen justiert werden. In der Regel handelt es sich um einen Zwei-Punkt-Abgleich mit den Referenzwerten von Pufferlösungen. Da es aber Unterschiede bei der genauen Herangehensweise gibt, sollten Sie vor der Kalibrierung zunächst die Bedienungsanleitung des pH-Messgeräts studieren.

Pufferlösungen für den pH-Wert sind spezielle Flüssigkeiten, deren pH-Wert bekannt ist. Mit ihnen wird ein Abgleich durchgeführt:

  • Die pH-Elektrode als Fühler wird zur Kalibrierung nacheinander in mindestens zwei verschiedene vorgefertigte Pufferlösungen gesteckt.
  • Die bekannten pH-Werte dieser Pufferlösungen werden in das elektronische Gerät eingegeben, woraufhin sich der Messumformer anhand dieser feststehenden Werte kalibriert.
  • Ob die Messgenauigkeit anschließend gegeben ist, kann mithilfe einer Probemessung in einer Pufferlösung geprüft werden.

Abbildung: pH-Messgerät im Set mit Pufferlösungen

Abbildung: ph-Kapseln zur Herstellung von Kalibrierungslösungen

Hinweis: Bei pH-Messgeräten wird von Kalibrierung gesprochen, obwohl es sich beim Vorgang des Abgleichs mit Referenzflüssigkeiten genau genommen nur um eine Justage, also ein Justieren, handelt.

Für eine Kalibrierung mit Zertifikat, wie sie für professionelle Einsatzzwecke manchmal notwendig ist, gibt es die Möglichkeit, den Messfühler regelmäßig durch einen neuen Messaufsatz mit vorgefertigter Kalibrierung zu tauschen und nur in großen Abständen das gesamte Gerät zur Prüfung einzuschicken.

So finden Sie ein passendes pH-Messgerät

Anwendungsgebiet

Die pH-Messgeräte gibt es in verschiedenen Ausführungen. Manche Modelle sind für einen bestimmten Einsatzzweck optimiert wie beispielsweise:

  • Bestimmung des pH-Gehalts in Schwimmbecken
  • Aquaristik
  • Qualitätsanalyse von Trinkwasser
  • pH-Messung in zähplastischen Medien wie beispielsweise Gelee, Creme, Fleisch, Käse, Marmelade und Früchten.

Lesen Sie vor dem Kauf eines elektronischen pH-Messgeräts die Beschreibung der Hersteller, um herauszufinden, ob sich das gewählte Produkt für Ihre Anwendung eignet.

Bei häufigem Einsatz und auch bei längerer Lagerung können sich am Sensor Partikel ablagern, die zu einer Verfälschung der Messergebnisse führen. In jedem Fall lohnt sich daher die Wahl eines pH-Meters mit austauschbarer Mess-Elektrode.

Abbildung: pH-Meter mit Einstechspitze für zähflüssige Medien

Messgenauigkeit und Anzeige

Üblicherweise können pH-Meter den pH-Wert im Messbereich von 0 bis 14 bestimmen. In der Regel arbeiten elektronische Geräte zur pH-Wert-Messung mit einer Mess-Genauigkeit von 0,01 also mit zwei Stellen hinter dem Komma.

Für die Zuverlässigkeit der Messergebnisse ist wichtig zu wissen, dass der pH-Wert einer Flüssigkeit temperaturabhängig ist. Ein tragbares pH-Messgerät sollte daher die Temperatur der zu messenden Flüssigkeit automatisch mitberücksichtigen. Für spezielle Anwendungsgebiete wie beispielsweise die pH-Wert-Messung in heißen Speisen benötigen Sie ein Messgerät, das für hohe Temperaturen zugelassen ist.

Angezeigt werden die Ergebnisse der pH-Messung mit einem elektronischen pH-Messer digital. Einige pH-Messgeräte haben nur eine kleine Anzeige, auf der nur aktuelle pH-Wert mit Ziffern numerisch dargestellt wird. Größere Anzeigen, meist LCD-Displays, zeigen nicht nur den pH-Wert an, sondern führen mithilfe des Displays durch den Kalibrierungsvorgang oder beinhalten eine gleichzeitige Temperaturanzeige.

Abbildung: LCD-Display mit numerischer Anzeige

Alternative Methoden zur Bestimmung des pH-Werts

Wenn Sie regelmäßig den pH-Wert bestimmen wollen, weil Sie beispielsweise einen Pool oder ein Aquarium besitzen, ist die Anschaffung eines elektronischen pH-Messgeräts die günstigste und einfachste Variante.

Die pH-Teststreifen und Teststäbchen sind eine alternative Messmethode, wenn Sie unregelmäßige Stichproben durchführen wollen. Diese einmalig verwendbaren Teststreifen werden in das Wasser eingetaucht und verändern je nach pH-Wert ihre Farbe. Mithilfe einer Farbvergleichs-Skala können Sie den genauen pH-Wert ermitteln.

Ebenfalls mit Farbindikatoren arbeiten Testverfahren, bei denen in einer bestimmten Menge der Flüssigkeit Tabletten zur Bestimmung des pH-Werts aufgelöst werden. Auch hier wird anschließend der Abgleich mit einer zugehörigen Farbskala durchgeführt, um den pH-Wert festzustellen.

Tipp: pH-Teststäbchen gibt es auch als Set zur Prüfung der Trinkwasserqualität auf pH-Wert, Nitratgehalt und Wasserhärte.

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