OberflächenpHWerte

OberflächenpHWerte bezeichnen die effektive Aktivität der Wasserstoffionen an der Grenzfläche zwischen einem Festkörper und einer Flüssigkeit. Sie unterscheiden sich oft vom Bulk-pH der Lösung, weil am Festkörper spezielle Interaktionen stattfinden, zum Beispiel Austausch von Protonen mit Oberflächenhydroxylgruppen, Adsorption geladener Spezies und die Struktur der elektrischen Doppelschicht. Der Begriff wird häufig im Kontext der Oberflächenchemie, Geochemie, Katalyse und Materialwissenschaft verwendet, um das lokale Reaktionsmilieu an der Grenzfläche zu beschreiben.

Die OberflächenpH-Werte werden durch Prozesse in der Grenzfläche beeinflusst, darunter der Zustand der Oberflächengruppen, die Anwesenheit von Ionenarten, die Oberflächenladung und die Doppelschichtstruktur (einschließlich der skizzierenden Potentialschritte wie dem Outer Helmholtz Plane). Da das lokale Milieu stark von Messmethode, Oberflächenmaterial und Umweltbedingungen abhängt, kann der gemessene Oberflächen-pH-Wert gegenüber dem Bulk-pH um mehrere Bruchteile bis hin zu mehreren Einheiten abweichen.

Messung und Bestimmung solcher Werte erfolgen durch verschiedene Techniken, die versucht, die Nähe zur Oberfläche abzubilden. Dazu gehören pH-Mikroelektroden, die an die Oberfläche herangeführt werden, pH-sensitive fluoreszierende oder chemogene Indikatoren auf der Oberfläche, AFM- oder SECM-basierte Ansätze sowie Modellierungen basierend auf der Zeta-Potential-Datenlage und der Speziation in der Grenzschicht. Die Ergebnisse hängen stark von Messaufbau, Ionenstärke, Temperatur und CO2-Umgebung ab.

Anwendungen liegen in der Korrosionstechnik, Katalyse, Biosensorik, Geochemie, Boden- und Wasseraufbereitung sowie in der Dental- und Biomaterialforschung. Das Konzept liefert ein besseres Verständnis dafür, wie interfaciale pH-Werte Reaktionsraten, Löslichkeit, Mineralisationsprozesse und Oberflächenstabilität beeinflussen.