Messung des pH-Wertes

Wie bereits oft erwähnt, sind Säuren Protonendonatoren, d.h. Säuren geben H⁺-Ionen ab. Basen hingegen sind Protonenakzeptoren, d.h. sie nehmen H⁺ auf (Bronstedt-Definition). In mehreren Kapiteln auf Lernort-Mint.de wird ausführlich erläutert, warum der pH.-Wert bzw. die Einstellung eines gewünschten pH-Wertes so wichtig ist. In diesem Kapitel so kurz dargestellt werden, wie der pH-Wert gemessen werden kann. Dabei gibt es zwei wichtige Messverfahren. Die Potentiometrie als analytisches Messverfahren sowie die Verwendung von Indikatoren im Bereich der nasschemischen Messverfahren.

Messung des pH-Wertes mithilfe eines pH-Meters – Potentiometrie

Mithilfe eines pH-Meters kann man den pH-Wert einer Lösung bestimmen, dabei erfolgt die Messung des pH-Werts potentiometrisch. Gemessen wird eine Spannung, die zwischen einer Bezugs- und einer Messelektrode auftritt und u.a. von der zu messenden Stoffmengenkonzentration der Oxonium-Ionen abhängt. Dabei wandelt das pH-Meter die gemessene Spannung um und am pH-Meter wird direkt der pH-Wert angezeigt. Die Messgenauigkeit moderner Geräte beträgt bis 0,01 pH-Wert-Einheiten.

Messung des pH-Wertes mithilfe von Indikatoren – Nasschemische Messmethoden

Allgemein versteht man unter einem Indikatoren einen Stoff (in der Chemie), das zur Anzeigte eines Zustandes dient. Meist wird die Änderung durch eine Farbveränderung angezeigt.  Die am meisten verwendeten Indikatoren in der Chemie sind die sog. pH-Indikatoren, die den pH-Wert anhand eines Vergleiches mit einer Farbskala anzeigen und den Zustand einer sauren, alkalischen oder neutralen Lösung anzeigen.
Diese pH-Indikatoren sind selbst schwache Säuren (oder Basen), das heißt sie können Protonen abgeben oder aufnehmen. Je nach Form (protonierte und deprotonierte Form) liegt eine unterschiedliche Farbe des pH-Indikators vor. Der prononierte bzw undissoziierte Indikator H-Ind absorbiert andere Lichtwellen als das Anion Ind- (deprotonierte Form). Deshalb erscheint die Lösung  je nach pH-Wert unterschiedlich gefärbt. In nachfolgender Tabelle sind einige wichtige Indikatoren (wie Lackmus, Phenolphtalein oder Methylorange), sowie deren Umschlagbereich angegeben:

Mischindikator
Es gibt auch die Möglichkeit, dass mehrere verschiedene Indikatoren zu Mischindikatoren gemischt werden, wodurch der Umschlagbereich erweitert wird oder mehrere Umschlagbereiche sichtbar gemacht werden können. Dies ist z.B. bei einer mehrprotonigen Säure wie Phosphorsäure von Interesse.

Achtung
Die pH-Indikatoren sind selbst schwache Säuren (oder Basen), das heißt sie können Protonen abgeben oder aufnehmen und nehmen dadurch am Reaktionsgeschehen teil und können durchaus Messwerte verfälschen. Deshalb ist darauf zu achten, dass die Konzentration von Indikatoren in der Lösung max. in der Größenordnung von 10^-4 mol/l (ca. 2-3 Tropfen) vorliegt.

WEITERFÜHRENDE INFORMATIONEN auf Lernort-MINT.de

• Säure und Basen – Grundlagen

• Typische Säuren und Basen

• pH-Wert Berechnung

Fragen zur pH-Wert Bestimmung:

Frage1: Welche pH-Werte haben saure Lösungen?
a) pH = 7
b) pH > 7
c) pH < 7

Frage2: Saure Lösungen färben Lackmus
a) blau
b) rot

Lösung: siehe weiter unten

Lösungen: 1a und 2b