pH Meter

[nobody]

Hi Leute!
Meine Klasse hat in Analytik die Aufgabe bekommen ein pH Meter als Projektarbeit zu bauen. Das Projekt soll 500 Schilling (ca. 70DM) nicht überschreiten.
wer hat eine Idee?

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Liebe Grüße
Angela

[DirtyHarry]

Ein pH-Meter für 70 DM zu bauen ist schwer möglich. Das Problem ist nämlich nicht die Elektronik, sondern die benötigte(n) Elektrode(n). Du brauchst entweder eine Einstab-Meßkette (vereinigt Bezugs-und Meßelektrode) oder eben zwei getrennte Elektroden. Als Bezugselektroden kommen nur Elektroden zweiter Art, z.B. die Hg/HgCl2 oder die Ag/AgCl Elektrode in Betracht. Als Messelektrode mußt du eine Elektrode verwenden, an der ein Redoxprozeß unter Beteiligung von H3O+-Ionen abläuft. Hier ist die Auswahl etwas größer, es kommen die Wasserstoffelektrode, die Chinhydronelektrode, die Wismutelektrode und die Antimonelektrode (die beiden letzteren sind Metall-Metalloxidelektroden) zur Auswahl. Ach ja, natürlich auch die Glaselektrode, aber ich glaube nicht, daß ihr einen versierten Glasbläser unter euch habt und an die richtige Spezialsorte Glas rankommt! Noch ein Problem sind die bei diesen Elektroden verwendeten Ableitdrähte, die meist aus dem sehr teuren Platin bestehen! Am einfachsten und am preiswertesten dürfte noch die Chinhydronelektrode zu bauen sein, sie besteht aus einem Platinblech oder -draht, der in ein Röhrchen mit einer wäßrigen Lösung von Chinhydron (Additionsverbindung aus Chinon und Hydrochinon) eintaucht. Das Röhrchen besitzt am unteren Ende ein Diaphragma oder eine protonenleitende Membran als Verschluß und taucht in die Meßlösung ein. Die Bezugselektrode muß nicht in die Meßlösung eintauchen, es reicht wenn sie über einen „Stromschlüssel“, z.B. ein mit 3M KCl-Lösung gefülltes U-Röhrchen oder einen PVC/PE-Schlauch, dessen Enden ebenfalls mit einem Diaphragma oder einer Membrane verschlossen sind, mit der Messlösung verbunden ist.
Du brauchst die Bezugselektrode, denn du kannst keine Einzelpotentiale messen, sondern nur Potentialdifferenzen!
Diese Elektroden mußt du mit einem Voltmeter mit sehr hohem Eingangswiderstand, einem Röhrenvoltmeter oder einer Kompensationsschaltung nach Poggendorf verbinden, um die winzigen Spannungen im Millivoltbereich überhaupt messen zu können-noch ne Geldausgabe. Hier dürfte noch die Poggendorfsche Kompensationsschaltung am einfachsten zu realisieren sein. Das Meßprinzip besteht darin, daß du deiner Messkette eine Batterie entgegenschaltest und die Spannung der Batterie dann über eine Wheatstone-Brücke soweit runteregelst, bis dein System stromlos ist, was mit einem Galvanometer angezeigt wird. Dann ist die entgegengeschaltete Spannung gleich der Spannung der Messkette und kann mit dem Ohmschen Gesetz oder gleich mit der Formel für Wheatstone-Brücken (s. Physikbücher) berechnet werden. Eine Wheatstone-Brücke ist verhältnismäßig einfach und billig zu bauen, hier gibt's in Physik-Praktikumsbüchern Anleitungen. Ebenso ist ein Galvanometer bzw. ein Galvanoskop einfach zu bauen, aus einem Taschenkompaß mit einer Wicklung aus Kupferdraht. Sehr gute Anleitungen zum Bau von Meßbrücke und Galvanoskop findest du in „Karl Thöne: Elektrizität als Hobby; Orell Füssli Verlag, Zürich“.
Vor Bestimmung eines bestimmten pH-Werts mußt du deine Apparatur allerdings kalibrieren. Hierzu nimmst du 2 Lösungen von bekanntem pH-Wert (Pufferlösungen), zwischen denen sich der pH-Wert deiner Meßlösung befindet (Schnelltest mit Universalindikatorpapier machen) und mißt deren Potentialdifferenz. Dann trägst du auf einem Blatt Millimeterpapier den pH-Wert gegen die Potetialdifferenz auf, so daß du eine Gerade erhältst. Anhand dieser Kalibriergerade kannst du dann den unbekannten pH-Wert deiner Meßlösung aus der gemessenen Potentialdifferenz bestimmen.
Gute Bücher zu weiteren Info:
-Römpp Chemielexikon
-Latscha/Klein: Chemie Basiswissen III – Analytische Chemie; Springer-Verlag
-Naumer/Heller: Untersuchungmethoden in der Chemie; Thieme-Verlag

Das wars!

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Dirty Harry

[This message has been edited by DirtyHarry (edited 11-11-2000).]