Wie funktioniert dieses ph Bodenmessgerät?
Hallo, ich habe mir heute dieses ph Messgerät für 1.50€ gekauft un wunder mich ernsthaft, wie es funktioniert. Ich verstehe den aufbau eines normalen ph-Meters mit einer Ionenselektiven Membran schon, aber das Messgerät funktioniert wie eine galvanische Zelle. Der prinzipielle Aufbau ist: Eine Messingelektrode, eine Aluminiumelektrode und zwei Referenzelektrode aus Zink. Aber wie erkennt diese Zelle unabhängig vom Salzgehalt den ph-Wert???? Falls es jemand von euch weiß, wäre ich dankbar, wenn es mir jemand erklären könnte.
3 Antworten
Vielleicht können wir es gemeinsam herausfinden ;-)
Du erwähnst vier Elektroden - auf dem Bild sehe ich nur zwei. Wie werden die anderen beiden verdrahtet?
Auf dem bild sieht es so aus, als seien die beiden Elektroden (Messing und Aluminium?) miteinander und mit dem einen Anschluss des Anzeigeinstruments verbunden. Ich vermisse aber eine zweite Verbindung des Geräts mit dem Messgut.
> unabhängig vom Salzgehalt
was zu beweisen wäre. Ich hatte mir auch mal ein Billig-Gerät (deutlich teurer als Deins) gekauft, um im Pool den pH-Wert zu bestimmen. Der "Mess"-Wert hing mehr vom Chlorgehalt ab als vom pH-Wert.
Das Gerät war mir zu teuer, um es zu zerlegen. Ich habe es lieber zurückgeschickt.
Ich sage es ungerne, du gehst mit Scheuklappen an diese Sache heran. Oder anders ausgedrückt denkst du zu physikalisch, versuchst gewisses Grundwissen auf dieses Teil so zu übertragen, dass du sinngemäß Recht bekommst. Typisch menschlich.
Ich gehe anders an Sachen heran. Ich schaue mir an was ist vorhanden, also sinngemäß gegeben. Sehe somit nur zwei Elektroden und ein Messgerät was genau genommen noch unbekannt in seiner Funktion ist. Der Messbereich hat sinngemäß nur positiven Wertebereich. Das bedeutet, eine der beiden Elektroden ist die Bezugselektrode, die andere liefert Werte die angezeigt werden könnten, solange im Arbeitsbereich des Messinstrumentes.
Ich habe das Gerät nicht offen vor mir liegen, kann somit nicht mal theoretisch davon ausgehen die linke Elektrode wäre die Bezugselektrode. Ich kenne weder Messinstrument, noch dessen Werte, wie sollte ich da mehr als spekulieren können. Das machst du doch schon genug. ;-)
Versuche mir mal zu erklären wie das Messinstrument entscheiden könnte welchen Elektrodenteil es gerade benutzen soll, den unteren Zinkteil, oder das darüber befindliche Material.
Ich sagte nicht umsonst, das ist Spielzeug bzw ein Schätzeisen.
Wieso du da qualitative oder quanititative Erwartungen stellst, weiß ich nicht. Musst du mir auch nicht erklären.
Ich bin was Messtechnik betrifft, anspruchsvoller.
> Die Endkappen aus Zink sind zwei Elektroden.
Und wie sind die verdrahtet? Das scheint mir in dem nicht sichtbaren Bereich zu erfolgen... Dann führen die dicken Drähte wohl von den beiden Zink-Kappen zum Instrument?
> dass nur zwei Elektroden dabei aktiv sind,
Unwahrscheinlich, dass bei einem Billiggerät ein Messingstab verbaut wird, wenn er nicht benötigt wird. Oder wird dieser für eine der anderen Funktionen benötigt?
Wie hast Du denn die Spannungen der Elektroden gemessen? Gegeneinander? Im eingebauten Zustand? Mit hohem (Digitalmultimeter im Spannungsmessbereich) oder niederem (Analog-Instrument) Innenwiderstand?
Ich nehme an, das Gerät hat keine Batterie? Ändert sich die pH-Anzeige, wenn Du die Licht-Messzelle lichtdicht abklebst? Wäre wichtig für die Frage, ob die Zellspannung oder eine Art Leitfähigkeit als Grundlage der Messung dienen.
Eine Idee, unter der Annahme, dass das Gerät nur im pH-Bereich 3.5 bis 11.5 funktioniert:
Im Bereich 3.5 bis 8.5 ist Al passiviert, siehe das Pourbaix-Diagramm Seite 30
http://www.metalle.uni-bayreuth.de/de/download/teaching_downloads/Vorl_Metalle2/Vorlesung-Bayreuth_WS2014_waessrige-Korrosion.pdf
Dasselbe gilt für Zn im Bereich 8 bis 11.5, siehe hier
https://books.google.de/books?id=bA36RgqcJ4kC&pg=PA317&lpg=PA317&dq=elektrodenpotential+Al+Zn+pH&source=bl&ots=sdHcl_nx4Q&sig=XIB6I3PoFZyPVM7YAD3BIU0ZD-o&hl=de&sa=X&ved=0ahUKEwjI6M3Fu_fVAhVJxRQKHVxPCvsQ6AEIXjAI#v=onepage&q=elektrodenpotential%20Al%20Zn%20pH&f=false
(Falls die Links nit funktionieren, googeln nach Pourbaix-Diagramm Zn bzw. Al)
Ich sehe das nicht als Frage der Messtechnik, sondern der Chemie. Wie und warum ergibt sich bei welcher Verschaltung der zwei bis drei Elektroden ein Signal, das mit dem pH-Wert korreliert.
Hätte ich ein solches Gerät für nur 1,50€ hier herumliegen, wäre ich neugierig genug, es auseinanderzuschrauben.
Also vorneweg: ich weiß es nicht!
Aber ich erinnere mich, in einem Kosmos(?)-Buch (oder wars Werkbuch für Jungen?) meiner Jugendzeit die Beschreibung für einen Elektrolyt-Gleichrichter gelesen zu haben: Ein Eisen- und ein Aluminium-Blech. Der Effekt sollte sein, dass -wie Du vermutest- eine Passivierung des Aluminiums durch Oxidschichtbildung erfolgt, die sich bei umgekehrter Stromrichtung sofort wieder auflöst (50Hz-Trafostrom!).
Ich könnte mir nun vorstellen, dass der Umschaltpunkt pH-abhängig ist und dass die Sperrspannung bzw wieder Leitspannung gemessen werden kann.
denke ich...
Im übrigen gibt es neben der Glaselektrode auch die Chinhydron-Elektrode (Wirkungsweise findest Du sicher im Netz), die allerdings Material an die Umgebung abgibt. Es wird dabei das pH-abhängige Potential der Redoxreaktion von Chinon/Hydrochinon gemessen. (war mal ein Praktikumsversuch vor 50 Jahren an einem Polytechnikum).
Beides so eine Art Polarographie, also Potentialmessung mit pH-abhängigen Reaktionen/Stromflüssen.
Ließe sich alles billig machen bei Großserienherstellung ohne besondere Genauigkeitsanforderungen. (der Batterie-Gleichstrom kann ja mit billigster Elektronik beliebig in Wechselspannung umgewandelt werden. € 1,50 erscheint mir trotzdem äusserst billig)
Kann natürlich auch sein, dass ich total schief gewickelt bzw depolarisiert bin ;)
Guter Ingeneurswitz ^^
Verweg: Du hast mir leider mit deiner Antwort nicht allzu sehr helfen können, da ich das schon gewusst habe. Das mkt deiner ph-Abhängigen Redoxreaktion habe ich schon in Erwägung gezogen, aber leider gibts da nicht allzu viel, dass Reduziert wird, außer natürlich es findet eine Redoxreaktion direkt am Elektrodenmetal, statt, was ziemlich wahrscheinlich ist, aber mehr dazu gleich
Kurzbeschreibung: Ich habe nömlich die Schaltung für die Ph-Funktion rausgefunden, die ist sehr einfach. Im Prinzip ist an dem ph-Meter eine Zink und eine Aluminiumelektrode, das Spannungspotential bildet dann einen Stromkreis mit einem analogen Amperemeter und somit agiert der Aufbau als galvanisch Zelle. AABER: im alkalischen Bereich ist wie zu erwarten das Zink die Elektropositivere Elektrode (+), das entspricht ja noch ungefähr dem Standardpotential (Al: -1.7)-(Zn: -0.6)= Zn: +1.1V
Wenn wir aber den ph Wert erniedrigen, geschieht das unmögliche: das Aluminium elektropositiv (+) und das Zink elektronegativ?!
Ich habe mir schon gedacht, dass eine Art Passivschicht (ZnO) durch Passivierung entsteht, die aber im sauren Breich aufgelöst wird. Das erklärt aber noch lange nicht, wie das Aluminium eine positive Ladung haben kann. Natürlich entsteht da eine ph abhängige Redoxreaktion, aber das ist ja das Prinzip einer galvanischen Zelle, ich kann mir nur den Polarisationswechsel nicht erklären.
klar wird beim (pH-abhängigen) Polarisationswechsel der Stromfluss (ausgelöst durch eine (variable)Fremdspannungsquelle, Batterie mit Elektronik) praktisch unterbrochen: Und Du hältst es für unwahrscheinlich, dass die zugehörige Spannung erfasst wird?
Ich bin jetzt erstaunt über deine Frage. Dieses Schätzeisen für 1,50 Euro wird eigentlich gar nichts können, außer Werte schätzen. ;-)
Was gibt denn die Produktbeschreibung an Zahlenwerten im Zusammenhang mit den einzelnen Messbereichen und Messgenauigkeiten an?
Vielleicht erklärt das schon, was du von so einem Spielzeug erwarten kannst.
Was kostet üblich eine PH-Elektrode ohne zugehöriges Messgerät? 10 Cent?
Wenn du nur feststellen willst, ob eine Lösung sauer oder alkalisch ist, dann ist das qualitativ
Hab ich im Nachhinein auch gemerkt...
Es geht mir dabei nicht um die qualitative sondern um die quantitative Analyse, es reicht immerhin, um feststellen zu können, ob eine Lösung alkalisch oder sauer ist, mehr wollte ich garnicht. Ich habe herausgefunden, dass nur zwei Elektroden dabei aktiv sind, nämlich die Zinkelektrode und die Aluminiumelektrode. Im alkalischen Bereich, nimmt die Zinkelektrode ein positive Ladung ein, im sauren genau umgekehrt, ich kann mir aber ehrlich gesagt nicht erklären, wie zum Teufel Aluminium im sauren Bereich eine positive Ladung einnehmen kann, das Standardpotential von Aluminium ja ca -1.6V und von Zink -0.7V ist. Ich habe mir schon gedacht, dass sich eine Oxidschicht durch Passivierung bildet, die im alkalischen Bereich aber zu Zinkat umgewandelt wird, aber das erklärt nicht, wie dieser Polarisationswechsel entsteht, wenn der ph unter 7 fällt. Es funktioniert aber nicht mit anderen Metallen, wenn meine Theorie mit der Passivierung stimmt, könnte es sein, dass Wolfram funktioniert. Hast du vielleicht eine Theorie??????????
Die Endkappen aus Zink sind zwei Elektroden.
Ich habe herausgefunden, dass nur zwei Elektroden dabei aktiv sind, nämlich die Zinkelektrode und die Aluminiumelektrode. Im alkalischen Bereich, nimmt die Zinkelektrode ein positive Ladung ein, im sauren genau umgekehrt, ich kann mir aber ehrlich gesagt nicht erklären, wie zum Teufel Aluminium im sauren Bereich eine positive Ladung einnehmen kann, das Standardpotential von Aluminium ja ca -1.6V und von Zink -0.7V ist. Ich habe mir schon gedacht, dass sich eine Oxidschicht durch Passivierung bildet, die im sauren Bereich gelöst wird und in das zugehörige Säuresalz umgewandelt wird, aber das erklärt nicht, wie dieser Polarisationswechsel entsteht, wenn der ph unter 7 fällt.
Es funktioniert aber nicht mit anderen Metallen, wenn meine Theorie mit der Passivierung stimmt, könnte es sein, dass Wolfram funktioniert. Hast du vielleicht eine Theorie??????????