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Grundlagen der pH-Messung
TRIS-Puffer, die in biologischen Proben häufig vorkommen, können bei pH-Messungen zu Herausforderungen führen. Die Wechselwirkung zwischen der klassischen Silber/Silberchlorid-Elektrolytlösung und den Schlüsselkomponenten der TRIS-Base führt zu einer Verstopfung des Diaphragmas sowie einer verkürzten Lebensdauer der pH-Elektrode.
Die Auswahl eines geeigneten Referenzsystems ermöglicht eine höhere Genauigkeit der pH-Elektrode sowie eine verlängerte Lebenszeit.
Inhaltsverzeichnis:
- Das klassische Silber/Silberchlorid-Referenzsystem
- Die Herausforderung einer pH-Messung in TRIS-haltigen Proben
- Messen des pH-Werts in TRIS-haltigen Proben
- Das ARGENTHAL™ Referenzsystem
1. Das klassische Silber/Silberchlorid-Referenzsystem
Jede pH-Messung erfordert zwei Elektroden: eine detektierende Glaselektrode und eine Referenzelektrode. Üblicherweise handelt es sich bei heutzutage verwendeten pH-Elektroden um sogenannte 2-in-1-Elektroden. Dies bedeutet, dass sich die detektierende und die Referenzelektrode in einem gemeinsamen Schaft befinden.
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Abbildung 1: Referenz- und Messelektrode kombiniert in einer 2-in-1-Elektrode |
Das bei pH-Messungen am häufigsten verwendete Referenzsystem ist das Silber/Silberchlorid-System. Ein konventionelles Silber/Silberchlorid-Referenzsystem besteht aus einem mit Silberchlorid überzogenen Silberdraht und einem Referenzelektrolyt, der über ein Diaphragma mit der Probenlösung in Kontakt tritt. Für diese Konstruktion ist ein mit Silberchlorid gesättigter Refernzelektrolyt erforderlich, damit das Silberchlorid nicht verbraucht und vom Draht abgelöst wird. Um ein konstantes Potenzial zu gewährleisten, darf das Silberchlorid nicht verbraucht werden und das Diaphragma muss einen Ausfluss des ionenreichen Elektrolyts in die Probe zulassen.
2. Die Herausforderung einer pH-Messung in TRIS-haltigen Proben
Gewöhnliche Silberchloridsensoren sind zur Messung von TRIS-Proben ungeeignet. Für viele Stoffe ist bekannt, dass sie sich mit Silberionen zu grossen Molekülen oder Niederschlägen verbinden. Auch Silberchlorid ist ein solcher Niederschlag mit begrenzter Löslichkeit in wässrigen Lösungen. Eine weitere Verbindung dieser Art bildet sich aus Silberionen und TRIS-Molekülen, die in biologischen Puffern häufig vorkommen. In einer klassischen Referenzelektrolytlösung befinden sich Silberionen, die in die zu untersuchende Probe fliessen. Wenn diese Probe einen TRIS-Puffer enthält, treffen sich beide Stoffe und bilden einen stabilen, ausfallenden Komplex. Unglücklicherweise ist die Stelle, an der sich der Niederschlag bildet, üblicherweise das Referenzdiaphragma, bei dem es sich um eine kleine Keramikfritte mit mikroskopischen Poren handelt. Die Fällungsreaktion verstopft die Poren des Diaphragmas, wodurch ein Ausfliessen des Elektrolyts verhindert wird. Sobald dieser Prozess auftritt, ist keine Verbindung zwischen der Probenlösung und dem Referenzsystem mehr vorhanden und das Referenzsystem kann daher kein konstantes Potenzial mehr generieren. Dies führt zu instabilen und fehlerhaften pH-Messwerten.
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Abbildung 2: Von links nach rechts: sauberes Diaphragma (weisser "Punkt") vor einem schwarzen Temperaturfühler und kontaminiertes Diaphragma (schwarzer "Punkt" |
