Wie wird der pH-Wert gemessen?

In jedem Wasser liegt ein bestimmter Teil der Wassermoleküle in dissoziierter Form vor, d.h. es existieren H+ und OH- Ionen nebeneinander. Der pH-Wert ist nun ein Maß für die Aktivität der Wasserstoffionen (der negativ dekadische Logarithmus). Mittels einer Glaselektrode wird der pH-Wert durch Vergleich der Spannung gemessen, die zwischen der Ableitelektrode in einer Lösung mit bekanntem pH-Wert und der Messelektrode aus Glas im zu messendem Wasser besteht.

Der eigentliche Sensor der pH-Elektrode ist ihre besonders ausgebildete Glasmembrane. Sie bildet bei Berührung mit Wasser eine gelartige Schicht aus, die durch Wasseraufnahme entsteht. Diese Schicht wird häufig auch als Quellschicht bezeichnet. Durch die Wasseraufnahme werden H+Ionen frei, die in der Glasmembrane und in dem angrenzenden Wasserfilm frei beweglich sind und das Glas zum Ionenleiter werden lassen. Die Glaselektrode ist mit einem Puffer mit konstantem pH-Wert gefüllt. In diesem sogenannten Innenpuffer liegt die Ableitelektrode zur Potentialableitung. Die Ableitelektrode besteht aus Silber/Silberchlorid und der Innenpuffer aus einer KCl-Lösung bzw. KCl-Gel-Füllung.

Der mit Silberchlorid überzogene Silberdraht reagiert auf die Chloridionenaktivität der angrenzenden Lösung. Die Trennung an der Kontaktstelle zwischen dem Innenpuffer oder Innenelektrolyt und dem Messwasser erfolgt über eine Kapillarverbindung, das sogenannte Diaphragma. Anders als bei der Redoxmessung muss der Messwert der pH-Elektroden vor dem Ersteinsatz und auch später regelmäßig geeicht werden. Hierzu dienen zwei Eichlösungen sowie eine Einstellmöglichkeit am Messgerät. Besondere Sorgfalt ist auf die Pflege und die Einsatzbedingungen der pH-Elektroden zu verwenden. Hierzu siehe die Beschreibung für Redoxelektroden.