Mit einer pH-Sonde kann der Benutzer die Basizität oder den Säuregehalt einer Lösung bestimmen. pH-Sonden funktionieren, indem sie die Wasserstoffionen-Aktivität einer Lösung messen, die von einer empfindlichen Glasmembran am Ende der Sonde erfasst wird.
Wenn sie einer wässrigen Lösung ausgesetzt wird, bildet sich auf der Außenfläche der Glasmembran eine Gelschicht. Da die Sonde mit einer wässrigen Elektrolytlösung gefüllt ist, bildet sich eine ähnliche Quellschicht auf der Innenseite der Glasmembran. Je nach pH-Wert können die H+-Ionen in und um die Quellschicht herum in diese Schicht hinein- oder aus ihr herausdiffundieren. Dadurch wird die H+-Ionenkonzentration in der Lösung bestimmt.
Wenn die Lösung alkalisch ist, diffundieren die H+-Ionen aus der Schicht heraus und es bildet sich eine negative Ladung auf der Außenfläche der Membran. Ist die Lösung sauer, diffundieren H+-Ionen in die Schicht und es bildet sich eine positive Ladung auf der Außenfläche der Membran. Da die Sonde einen internen Puffer mit einem konstanten pH-Wert enthält, bleibt das Potenzial an der inneren Oberfläche der Membran während der gesamten Messung konstant. Folglich ist das Potential der pH-Sonde die Differenz zwischen den inneren und äußeren Ladungen der Membran.
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