Verwendung eines pH-Meters

Das pH-Messgerät ist ein elektrisches Gerät, das den Säuregehalt oder die Basizität von wässrigen Lösungen bestimmt, einen der am häufigsten überwachten Parameter.

Um ein pH-Messgerät zu verwenden, wird die pH-Elektrode zunächst mit Standard-Pufferlösungen mit bekannten pH-Werten kalibriert, die sich über den zu messenden Bereich erstrecken. Um eine pH-Messung durchzuführen, wird die Elektrode in die Probenlösung eingetaucht, bis ein konstanter Messwert erreicht ist. Die Elektrode wird dann nach jeder Probe gespült und nach Abschluss aller Messungen in einer Aufbewahrungslösung gelagert.

Dieses Video zeigt, wie Sie ein pH-Messgerät kalibrieren und pH-Messungen erhalten, und gibt einige Tipps zum Umgang mit der zerbrechlichen Elektrode.

Wenn eine Säure oder eine Base in Wasser gegeben wird, kann es zu Hydrolysereaktionen kommen. Die Menge der Hydroniumionen oder der Hydroxidionen, die bei der Reaktion erhalten werden, bestimmt den Säuregehalt oder die Basizität der Lösung. Diese wichtige Eigenschaft wird üblicherweise durch die Konzentration des Hydroniumions bewertet, das oft als Wasserstoffion oder Proton abgekürzt wird. Bei den meisten Lösungen ist die Wasserstoffionenkonzentration, ausgedrückt in Mol pro Liter, sehr gering, so dass eine praktischere Größe, der pH-Wert, eingeführt wurde.

pH ist definiert als der negative Logarithmus der molaren Konzentration des Wasserstoffions. Die pH-Skala reicht von 0 bis 14. Reines Wasser ist neutral mit einem pH-Wert von 7; Ein pH-Wert von weniger als 7 ist sauer und ein pH-Wert von mehr als 7 ist basisch. Da die pH-Skala logarithmisch ist, entspricht eine Abnahme des pH-Werts einer Einheitsabnahme eines zehnfachen Anstiegs des Säuregehalts.

Wie misst das pH-Messgerät den pH-Wert? Eine Schlüsselkomponente eines pH-Messgeräts ist eine Wasserstoffionen-empfindliche Elektrode. Die Lösung in dieser Elektrode enthält eine bekannte Konzentration von Wasserstoffionen. Wenn die Elektrode in eine Lösung mit unbekanntem pH-Wert getaucht wird, entwickelt sich ein elektrisches Potential, das von der Wasserstoffionenkonzentration in der Testlösung abhängt. Diese Wasserstoffionen-empfindliche Elektrode wird zusammen mit einer Referenzelektrode, mit der sie oft zu einem Körper kombiniert ist, mit dem pH-Meter verbunden, so dass das entwickelte Potential gemessen und in den pH-Wert umgerechnet werden kann.

Nachdem Sie nun die Theorie hinter einem pH-Messgerät verstanden haben, schauen wir uns seine Verwendung in einer landwirtschaftlichen Umgebung an.

Vor der pH-Messung wird das pH-Messgerät kalibriert. Die Kalibrierung sollte zu Beginn eines jeden Tages oder vor jeder Messung durchgeführt werden, wenn äußerst genaue Daten erforderlich sind.

Wählen Sie Puffer, die den Bereich der pH-Werte der Proben abdecken. In dieser Demonstration wird das pH-Messgerät mit drei Puffern mit pH 4, 7 und 10 kalibriert. Stellen Sie sicher, dass die Puffer frisch, unverwendet und nicht abgelaufen sind.

Schalten Sie zunächst das pH-Messgerät ein, indem Sie den Netzschalter drücken.

Schließen Sie als Nächstes die pH-Sonde und die automatische Temperaturkompensation (ATC-Sonde) an das Gerät an. Stellen Sie auf dem LCD-Display sicher, dass der Messmodus "pH" ist. Wenn nicht, drücken Sie die Taste "MODE", bis "pH" erscheint.

Entfernen Sie dann die pH-Elektrode aus dem Lagerpuffer. Achten Sie darauf, dass der Elektrodenkolben zu keinem Zeitpunkt während des Experiments austrocknet. Spülen Sie die Elektrode mit destilliertem Wasser und anschließend mit dem pH-7-Standardpuffer ab.

Tauchen Sie anschließend die pH-Elektrode in den Puffer ein. Rühren Sie den Puffer mit einem Magnetstab um, um beste Ergebnisse zu erzielen. Um ein Brechen der zerbrechlichen Elektrode zu vermeiden, achten Sie darauf, einen Abstand zwischen der Elektrode und dem Rührstab zu halten.

Drücken Sie die Taste "CAL(ibration) / MEAS(urement)", um die Kalibrierfunktion auszuwählen. Stellen Sie den pH-Wert des Puffers auf 7,00 ein. Wenn der Messwert stabil ist, drücken Sie "ENTER". Die primäre Lesung blinkt kurz auf; Dann zeigt das sekundäre Display die restlichen Puffer an. Die Elektrode ist nun bereit, mit dem nächsten Standardpuffer kalibriert zu werden.

Spülen Sie die pH-Elektrode wie zuvor, zuerst mit destilliertem Wasser, dann mit dem pH 4 Standardpuffer. Platzieren Sie dann die Elektrode in den Puffer. Wenn der Messwert stabil ist, drücken Sie "ENTER". Der Primärmesswert blinkt kurz, gefolgt von einer Anzeige des prozentualen Wirkungsgrads oder der Steigung, bevor die verbleibenden Puffer auf dem sekundären Display angezeigt werden.

Wiederholen Sie abschließend die Spül- und Kalibrierungsschritte mit dem pH-10-Standardpuffer. Der konstante Messwert sollte pH 10,01 betragen. Sobald "Enter" gedrückt wird, ist die 3-Punkt-Kalibrierung abgeschlossen und das Messgerät kehrt automatisch in den Messmodus zurück.

Das Gerät ist nun bereit für die Untersuchung von Bodenproben aus einem Kartoffelfeld.

Starten Sie die pH-Messung, indem Sie die pH-Elektrode gründlich mit destilliertem Wasser spülen. Tupfen Sie die Elektrode vorsichtig auf ein Laborreinigungstuch, um überschüssiges Wasser zu entfernen. Achten Sie darauf, die Glühbirne nicht zu reiben, da dies zu einer statischen Aufladung führen kann. Der Spülschritt sollte zwischen jeder Probe durchgeführt werden, um eine Kontamination zu vermeiden.

Tauchen Sie anschließend die pH-Elektrode unter Rühren in eine Probe. Die Rührgeschwindigkeit sollte die gleiche sein wie bei der Kalibrierung. Warten Sie, bis der Messwert stabil ist, was bei den meisten Proben weniger als 60 s dauern sollte, und notieren Sie dann den pH-Wert. Drücken Sie bei Bedarf die Taste "HOLD", um die Leseanzeige einzufrieren. Drücken Sie erneut, um die Live-Lesung fortzusetzen. Der pH-Wert kann durch Drücken der Taste "MI" im Speicher gespeichert werden? (oder?Speichereinfügung)?-Taste. Der Wert des gespeicherten Speicherplatzes (StO) wird kurz angezeigt.

Wiederholen Sie die Spül- und Messschritte wie zuvor für alle verbleibenden Proben gezeigt. Sobald alle Messungen abgeschlossen sind, spülen Sie die Elektrode gründlich aus, bevor Sie sie in die Aufbewahrungslösung legen.

In diesem Experiment wurde der pH-Wert mehrerer Bodenproben von landwirtschaftlichen Feldern gemessen. Der pH-Wert hat zahlreiche Auswirkungen auf das Pflanzenwachstum, einschließlich Nährstoffverfügbarkeit, Toxizität und Krankheitsbekämpfung. Verschiedene Kulturen haben pH-Bereiche für optimales Wachstum. Durch die Kontrolle des pH-Werts können Krankheiten minimiert und gleichzeitig der Ertrag gesteigert werden.

Die Bodenproben wurden von fünf Kartoffelfeldern unter unterschiedlichen Fruchtfolgepraktiken mit oder ohne Grundwasserbewässerung entnommen. Die Grundwasserbewässerung erhöhte den pH-Wert des Bodens auf allen fünf Feldern konstant. Diese Daten sind unerlässlich, um eine Kalkempfehlung für die Kartoffelfelder abzugeben.

Viele Wissenschaftsbereiche verlangen in ihrer Forschung pH-Messungen oder -Überwachungen.

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Im ersten Schritt wurde Kraftzellstofffaser zur Erzeugung von nanofibrillierter Zellulose verwendet. Der pH-Wert des Reaktionsgemisches sank, da die Hydroxylgruppen auf der Cellulose oxidiert wurden.

Der pH-Wert wurde kontinuierlich überwacht und durch Zugabe von Natriumhydroxid angepasst. Sobald alle zugänglichen Hydroxylgruppen oxidiert waren, änderte sich der pH-Wert nicht mehr und die Reaktion war abgeschlossen.

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Auch in der Life-Science-Forschung ist der pH-Wert von großem Interesse, da er in lebenden Organismen streng reguliert wird. In diesem Beispiel wurden fluoreszierende pH-Sensoren entwickelt.

Um diese Sensoren in vitro zu kalibrieren, wurde eine pH-Titration in einer Küvette durchgeführt, bei der der pH-Wert der Sensorlösung mit einer Mikroelektrode gemessen und die Emissionsspektren bei jedem pH-Wert erhalten wurden. Auf diese Weise konnte die Fluoreszenzintensität gegen den pH-Wert aufgetragen werden, um eine Kalibrierkurve zu erstellen.

Diese Sensoren wurden dann verwendet, um den pH-Wert in lebenden Zellen zu messen.

Sie haben gerade die Einführung von JoVE in die Verwendung eines pH-Messgeräts gesehen. Sie sollten jetzt verstehen, was der pH-Wert ist, wie das Messgerät funktioniert und wie Sie es zur Messung des pH-Werts verwenden.

Danke fürs Zuschauen!