Glaselektroder

Glaselektroden, meist als pH-Elektroden bezeichnet, sind Ionenselektive Elektroden, deren äußere Membran aus einer speziellen Glasmischung besteht. Die Glasmembran reagiert empfindlich auf die Wasserstoffionenaktivität in wässrigen Proben und erzeugt eine elektrische Potenzialdifferenz, die vom pH-Wert der Probe abhängt. In typischen Anwendungen arbeiten Glaselektroden zusammen mit einer Referenzelektrode und bilden so ein pH-Messsystem.

Funktionsprinzip: Der gemessene Potentialunterschied ergibt sich aus der Differenz der Hydroniumaktivität zwischen der Glasmembran und dem Innenraum der Elektrode. In der Praxis folgt das gemessene Potential annähernd der Nernst-Gleichung. Bei 25 °C beträgt der theoretische Slope etwa −59,2 mV pro pH-Stufe. Temperaturänderungen beeinflussen Steilheit und Messgenauigkeit, weshalb Temperaturkompensation meist vorgesehen ist.

Aufbau und Varianten: Eine Glaselektrode besteht aus einer dünnen Glasmulde mit der pH-sensitiven Außenmembran und einem innenliegenden Referenzelektroden-System, das über eine Fülllösung (in der Regel KCl) verbunden ist. Kombinations- oder Einzelektroden unterscheiden sich darin, ob Referenzelektrode im selben Gehäuse enthalten ist. Glaselektroden können je nach Anwendung spezielle Glasmischungen oder zusätzliche Beschichtungen aufweisen, um Empfindlichkeiten gegenüber bestimmten Substanzen zu reduzieren.

Kalibrierung und Wartung: Regelmäßige Kalibrierung mit Pufferlösungen verschiedener pH-Werte (z. B. pH 4, 7, 9–10) ist Standard. Die Messung ist temperaturabhängig, daher ist eine Temperaturkompensation üblich. Glaselektroden benötigen eine geeignete Lagerung in Elektrolyt, Reinigung, und gelegentliche Replacements der Fülllösung oder des Glasmembranbereichs, da Drift auftreten kann.

Anwendung und Grenzen: Glaselektroden sind in Laboren, Umwelt- und Lebensmittellabors, Klinik- und Industrieprozessen weit verbreitet. Sie bieten breite pH-Abdeckungen und schnelle Reaktionszeiten, sind jedoch empfindlich gegen mechanische Stöße, Verschmutzungen und Temperaturwechsel. Bei sehr extremen pH-Werten oder stark verschmutzten Proben können Messungen ungenau werden.