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Kalibrieren einer pH-Sonde: Was muss beachtet werden?

Damit tatsächlich genaue Messungen ausgeführt werden können, ist es sehr wichtig, dass die pH-Sonde richtig kalibriert wird. Die pH-Sonde beziehungsweise die pH-Elektrode darf erst nach dem Kalibrieren in die Messlösung getaucht werden. Dies bedeutet, erst nach dem Kalibrieren kann eine Messung des pH-Werts erfolgen. Die Messungen können unterschiedlich ausfallen. Dies ist von der Temperatur abhängig.

kalibrieren ph sonde

Puntasit Choksawatdikorn/123RF.COM

pH-Sonde kalibrieren: Begriffserklärung

Die Begriffe innerhalb der Messtechnik sind sehr facettenreich und müssen aufgrund dessen unbedingt voneinander abgegrenzt werden. Man unterscheidet zwischen dem Eichen, dem Justieren und dem Kalibrieren. Unter dem Kalibrieren wird die Feststellung einer Abweichung und die dazugehörige Dokumentation bezeichnet. In diesem Kontext wird der Wert, welcher gemessen wurde, mit dem erwarteten Wert vergleichen. Dieser Vergleich sollte in der Regel eine Abweichung aufzeigen. Dies bedeutet, das Gerät zeigt einen Falschwert an. Aufgrund dessen ist die Abweichung nun bekannt. Unter dem Justieren versteht man die Einstellung des Messgeräts.

Dieses wird auf die gemessene Abweichung eingestellt. Dies wird deshalb ausgeführt, damit das Messgerät keinen Falschwert mehr anzeigt. Da die beiden Vorgänge des Kalibrierens und des Justierens miteinander verbunden sind, werden sie von vielen auch immer als synonym verwendet. Im Zuge des Kalibrierens kann es aber auch zum Eichen kommen. In diesem Zusammenhang muss allerdings das Landeseichamt herbei gezogen werden, welches für die Eichung zuständig ist.

Wieso ist es so wichtig, die pH-Sonde zu kalibrieren?

Eine pH-Elektrode gibt eine Spannung von 0 mV ab, wenn sie eine Messlösung, welche einen pH-Wert von 7,00 aufweist, aufnimmt. Der Spannungspunkt ist somit der Nullpunkt und die Einstabmesskette wird auf null gebracht.  Meistens weichen die Einstabmessketten vom normalen Nullpunkt ab. Die Korrektur des Nullpunkts wird deshalb vorgenommen, da die pH-Elektroden verschieden alt sind und aus unterschiedlichen Chargen stammen. Aufgrund dessen wird die pH-Einstabmesskette auch als Asymmetriespannung betitelt. Dies ist aber streng genommen nicht korrekt.

Bei einer Änderung der Temperatur ändert sich automatisch auch die Abgabe der Spannung. Dies resultiert daraus, da die pH-Elektrode ihre Spannung von der jeweiligen Temperatur abhängig abgibt. Wenn sich die Spannung und der pH-Wert ändern, wird das Ganze als Steigung der pH-Elektrode betitelt. Je nach Alter oder bisheriger Beanspruchung der pH-Sonde ändert sich auch der Zustand der pH-Elektrode.

Zusammenfassend kann somit gesagt werden, dass das Kalibrieren notwendig ist, damit die Nullpunktspannung sowie die Steigung von der pH-Sonde ermittelt werden können. Durch diese Ermittlung kann dann in weiterer Folge der pH-Wert bestimmt werden.

Wie geht man bei dem Kalibrieren der pH-Sonde am besten vor?

Bei dem Kalibrieren der pH-Sonde werden Messgeräte mit einem Mikroprozessor eingesetzt. Es ist irrelevant, in welcher Reihenfolge die pH-Pufferlösungen benutzt werden. Sollte eine Zweipunkt-Kalibrierung eingesetzt werden, kommt es zu meinem linearen Verlauf zwischen der Spannung und dem pH-Wert. Die Spannung muss zweimal bestimmt werden, damit die Steigung und der Nullpunkt der pH-Elektrode beziehungsweise der pH-Sonde bestimmt werden können. Für die Messung werden zwei verschiedene Messpunkte herangezogen. Diese müssen unterschiedliche pH-Werte aufzeigen. Aufgrund dessen wird der Vorgang auch als Zweipunkt-Kalibrierung betitelt.

Damit die Geradengleichung zusammengestellt werden kann, müssen der pH-Wert 1 sowie der pH-Wert 2 herausgefunden werden. Dies geschieht anhand von sogenannten Pufferlösungen. Hier werden zum Beispiel ein pH-Wert von 7,00 und ein pH-Wert von 4,00 gemessen. Die Sonde wird dann in die beiden Lösungen getaucht und so können die Spannungen gemessen werden, welche anschließend als U1 und U2 bezeichnet werden.

Ist es wichtig, auf die Temperatur zu achten?

Die pH-Werte sind zu einem großen Teil von der Temperatur abhängig. Deshalb müssen die Puffer auch als Temperaturverlauf dargestellt werden. Die genaue Temperatur wird anschließend in den Temperaturverlauf eingestellt. Weiters muss dem Messgerät mitgeteilt werden, welche Temperatur momentan herrscht. Die Temperaturdaten können natürlich auch manuell eingegeben werden.

Wann erfolgt das Kalibrieren der pH-Sonde?

Die Pufferlösung verfügt über einen aufgedruckten pH-Wert. Dieser kann für die Messungen als Basis benutzt werden. Es ist wichtig, dass der pH-Standard in der Pufferlösung regelmäßig überprüft wird. Wenn die beiden Werte bei der Überprüfung stark voneinander abweichen, dann ist es notwendig, die pH-Sonde zu kalibrieren. Die Messungen müssen nicht ganz genau sein.

Welche Pufferlösungen gibt es?

Wie bereits erwähnt, müssen bei der Kalibrierung einer pH-Sonde oder eines pH-Systems Pufferlösungen eingesetzt werden. Diese Lösungen können den pH-Wert stabil halten und es ist auch wichtig, dass sie diesen puffern können. Von dieser notwendigen Eigenschaft stammt auch der Name Pufferlösung. Es werden immer wieder die Pufferlösungen nach DIN 19266 eingesetzt, welche standardmäßig empfohlen werden. Die Lösungen sind aber auch dafür geeignet, um sehr genaue Messungen vorzunehmen. Dies resultiert daraus da alle notwendigen Eigenschaften, welche für das Kalibrieren einer pH-Sonde benötigt werden, vorhanden sind.

Es ist sehr einfach, diese Lösungen herzustellen. Außerdem ist die Haltbarkeit sehr gut. Die Pufferlösungen können auf einfachstem Wege wieder reproduziert werden. Die Pufferlösungen bieten nur geringe Unsicherheiten. Dies bedeutet, sie weichen maximal 0,005 pH-Einheiten ab. Dies ist allerdings nur dann so, wenn die Temperatur im Bereich zwischen null und 60 Grad Celsius zu finden ist. Außerdem kann durch die Wartungen gesehen werden, dass die Pufferlösungen nach DIN einen wesentlichen Vorteil darstellen.

Dies resultiert wie bereits erwähnt daraus, da die Systeme der pH-Sonden natürlich gewartet werden müssen. Die Haltbarkeit der Lösungen, welche sehr lange andauert, bewirkt, dass die Wartung viel einfacher durchgeführt werden kann. Die Wartungsintervalle verlängern sich im Normalfall auch. Dies ist allerdings davon abhängig, wie stark das System benutzt wird.

Fazit

Zusammenfassend kann somit geschlussfolgert werden, dass es sehr wichtig ist, eine Kalibrierung der pH-Sonde vorzunehmen. Dies resultiert daraus, da die pH-Werte nur dann sehr genau bestimmt werden können, was in weiterer Folge im täglichen Leben durchaus von hoher Bedeutung ist.

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