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Standardmethode zur Bestimmung der sauren oder basischen Eigenschaften einer wässrigen Lösung. Er kann zwischen 0 (stark sauer) und 14 (stark alkalisch) liegen. Die Einheit ist dimmensionslos. | |||
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== Grundprinzip == | |||
Der pH-Wert definiert sich als negativer dekadischer Logarithmus der Wasserstoffionenaktivität (pH = -log<sub>10</sub> a[H<sup>+</sup>]) und gibt Aufschluss über die Menge an Wasserstoffionen in der Probe. Die pH-Wertskala reicht von 0 bis 14; der Wert ist dimensionslos (pH-Wertskala). | |||
Der pH-Wert wird potentiometrisch mit dem pH-Meter bestimmt. Diese Methode beruht auf dem Prinzip einer galvanischen Zelle, bei der zwei Elektroden in Verbindung mit der Messlösung stehen. An ihren Grenzflächen zur Lösung bauen sich verschiedene Einzelpotentiale auf, die miteinander verglichen werden. | |||
Die Messelektrode besitzt eine dünne Glasmembran und ist mit einer Pufferlösung mit bekanntem pH-Wert gefüllt. Wird diese in eine Messlösung getaucht, so lagern sich an der Glasoberfläche von außen Protonen an die Glasmembran an und es entsteht ein elektrochemisches Potential zwischen Innen- und Außenseite der Membran. Dieses Potential ist proportional zur Protonenkonzentration der Messlösung. Die Spannung, die dabei entsteht, wird über einen Silberdraht abgeleitet und mit der Spannung der Referenzelektrode verglichen. Die Referenzelektrode ist über ein Keramikdiaphragma mit der Messlösung verbunden und baut ein konstantes, von der Protonenkonzentration der Messlösung unabhängiges Potential auf. Die Differenz beider Spannungen bildet das Messsignal (pH-Elektrode). | |||
== pH-Wert in Böden == | |||
Viele chemische, biologische oder physikalische Eigenschaften des Bodens werden vom pH-Wert beeinflusst und damit auch seine Eignung als Lebensraum für Bodenlebewesen und als Pflanzenstandort. Er beeinflusst unter anderem die Verfügbarkeit von Nährstoffen (z.B. Phosphat), verschiedene Stoffumsetzungsprozesse, die Verlagerung von Ton oder die Bindung von Schadstoffen (z.B. Pentachlorphenol). | Viele chemische, biologische oder physikalische Eigenschaften des Bodens werden vom pH-Wert beeinflusst und damit auch seine Eignung als Lebensraum für Bodenlebewesen und als Pflanzenstandort. Er beeinflusst unter anderem die Verfügbarkeit von Nährstoffen (z.B. Phosphat), verschiedene Stoffumsetzungsprozesse, die Verlagerung von Ton oder die Bindung von Schadstoffen (z.B. Pentachlorphenol). | ||
Der pH-Wert kann durch den Eintrag von H<sup>+</sup>-Ionen sinken, z.B. durch Wurzelexsudate von Pflanzen, Oxidation von Eisen oder die Bodenatmung. Er kann durch verschiedene Puffersysteme im Boden aber auch wieder steigen, z.B. Carbonatpufferung oder Austauscherpuffersysteme. | Der pH-Wert kann durch den Eintrag von H<sup>+</sup>-Ionen sinken, z.B. durch Wurzelexsudate von Pflanzen, Oxidation von Eisen oder die Bodenatmung. Er kann durch verschiedene Puffersysteme im Boden aber auch wieder steigen, z.B. Carbonatpufferung oder Austauscherpuffersysteme. | ||
Im Gelände wird der pH-Wert durch pH-Teststäbchen bestimmt, im Labor erfolgt diese Analyse | Im Gelände wird der pH-Wert durch pH-Teststäbchen bestimmt, im Labor erfolgt diese Analyse potentiometrisch mit einer pH-Elektrode. | ||
potentiometrisch mit einer pH-Elektrode. | |||
== Benötigte Gerätschaften == | == Benötigte Gerätschaften == | ||
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== Durchführung == | == Durchführung == | ||
''Arbeitsschritte in Anlehnung an DIN | ''Arbeitsschritte in Anlehnung an • DIN EN 15933:2012-11.''<ref>DIN EN 15933:2012-11 – Schlamm, behandelter Bioabfall und Boden - Bestimmung des pH-Werts</ref> | ||
# In einem Becherglas werden 5 g Boden auf der Präzisionswage eingewogen. | # In einem Becherglas werden 5 g Boden auf der Präzisionswage eingewogen. | ||
# Die Probe wird mit 12,5 ml Calciumchlorid-Lösung (0,01 mol/l) versetzt und | # Die Probe wird mit 12,5 ml Calciumchlorid-Lösung (0,01 mol/l) versetzt. | ||
# Das Becherglas wird verschlossen und unter gelegentlichen Umrühren mit einem Glasstab 30 Minuten stehen gelassen. | |||
# Vor der Messung muss das pH-Meter gemäß der Bedienungsanleitung mit zwei Pufferlösungen (pH 4 und pH 7) überprüft und gegebenenfalls kalibriert werden. | # Vor der Messung muss das pH-Meter gemäß der Bedienungsanleitung mit zwei Pufferlösungen (pH 4 und pH 7) überprüft und gegebenenfalls kalibriert werden. | ||
# Kurz vor der Messung wird die Probe noch einmal gründlich aufgerührt. Der pH-Wert wird direkt mit der Elektrode gemessen. Da der pH-Wert temperaturabhängig ist, wird dieser mit einem Temperaturfühler gemessen, der an das pH-Meter angeschlossenen ist. Der Messwert wird automatisch korrigiert. | # Kurz vor der Messung wird die Probe noch einmal gründlich aufgerührt. Der pH-Wert wird direkt mit der Elektrode gemessen. Da der pH-Wert temperaturabhängig ist, wird dieser mit einem Temperaturfühler gemessen, der an das pH-Meter angeschlossenen ist. Der Messwert wird automatisch korrigiert. | ||
# Nach jeder Messung ist die Elektrode gründlich mit Aq. dest. zu spülen. Nach Beendigung der Messreihe wird die Elektrode in 3 M KCl-Lösung aufbewahrt. | # Nach jeder Messung ist die Elektrode gründlich mit Aq. dest. zu spülen. Nach Beendigung der Messreihe wird die Elektrode in 3 M KCl-Lösung aufbewahrt. | ||
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== Ergebnisse == | == Ergebnisse == | ||
Der Messwert ist auf eine Nachkommastelle zu runden. Der pH-Wert wird am sinnvollsten als Tiefenfunktion dargestellt .Dadurch kann der Verlauf des pH-Wertes in einem Bodenprofil als Funktion der unterschiedlichen Bodenelemente, die ihn beeinflussen, diskutiert werden. | |||
== Lehrveranstaltungen == | == Lehrveranstaltungen == | ||
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'''Weitere Normen und Richtlinien:''' | '''Weitere Normen und Richtlinien:''' | ||
<p style="“line-height:" 50%“> | <p style="“line-height:" 50%“> | ||
* DIN ISO 3696:1991-06 – Wasser für analytische Zwecke; Anforderungen und Prüfungen (identisch mit: DIN ISO 3696:1987) | |||
* DIN 19747:2009-07 – Untersuchung von Feststoffen - Probenvorbehandlung, -vorbereitung und -aufarbeitung für chemische, biologische und physikalische Untersuchungen | |||
* DIN 12778:2019-12 – Laborgeräte aus Glas - Laborthermometer, Skalenwerte 1 °C und 2 °C | * DIN 12778:2019-12 – Laborgeräte aus Glas - Laborthermometer, Skalenwerte 1 °C und 2 °C | ||
* ISO 5725-2:2019-12 – Genauigkeit (Richtigkeit und Präzision) von Messverfahren und Messergebnissen - Teil 2: Grundlegende Methode für die Ermittlung der Wiederhol- und Vergleichpräzision eines vereinheitlichten Messverfahrens | * ISO 5725-2:2019-12 – Genauigkeit (Richtigkeit und Präzision) von Messverfahren und Messergebnissen - Teil 2: Grundlegende Methode für die Ermittlung der Wiederhol- und Vergleichpräzision eines vereinheitlichten Messverfahrens | ||
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== Literatur == | == Literatur == | ||
* [https://opac.ub.uni-muenchen.de/TouchPoint/perma.do?q=+0%3D%223238029%22+IN+%5B2%5D&v=sunrise&l=de| Ad-hoc-Arbeitsgruppe Boden (2005): Bodenkundliche Kartieranleitung, Hrsg.: Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe in Zusammenarbeit mit den Staatlichen Geologischen Diensten, 5. Aufl., Stuttgart] | * [https://opac.ub.uni-muenchen.de/TouchPoint/perma.do?q=+0%3D%223238029%22+IN+%5B2%5D&v=sunrise&l=de| Ad-hoc-Arbeitsgruppe Boden (2005): Bodenkundliche Kartieranleitung, Hrsg.: Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe in Zusammenarbeit mit den Staatlichen Geologischen Diensten, 5. Aufl., Stuttgart] | ||
* [https://opac.ub.uni-muenchen.de/TouchPoint/perma.do?q=+0%3D%224512549%22+IN+%5B2%5D&v=sunrise&l=de%7C| Blume, H.-P., Stahr, K., Leinweber, P. (2011): Bodenkundliches Praktikum. Eine Einführung in pedologisches Arbeiten für Ökologen, insbesondere Land- und Forstwirte und für Geowissenschaftler, 3. Aufl., Heidelberg] | * [https://opac.ub.uni-muenchen.de/TouchPoint/perma.do?q=+0%3D%224512549%22+IN+%5B2%5D&v=sunrise&l=de%7C| Blume, H.-P., Stahr, K., Leinweber, P. (2011): Bodenkundliches Praktikum. Eine Einführung in pedologisches Arbeiten für Ökologen, insbesondere Land- und Forstwirte und für Geowissenschaftler, 3. Aufl., Heidelberg] | ||
* [https://opac.ub.uni-muenchen.de/TouchPoint/perma.do?q=+0%3D%225635392%22+IN+%5B2%5D&v=sunrise&l=de| Amelung, W., Blume, H.-P., Fleige, H., Horn, R., Kandeler, E., Kögel-Knabner, I., Kretzschmar, R., Stahr, K., Wilke, B.-M. (2018): Scheffer/Schachtschabel Lehrbuch der Bodenkunde, 17. Auflage, Springer Spektrum, Heidelberg] | * [https://opac.ub.uni-muenchen.de/TouchPoint/perma.do?q=+0%3D%225635392%22+IN+%5B2%5D&v=sunrise&l=de| Amelung, W., Blume, H.-P., Fleige, H., Horn, R., Kandeler, E., Kögel-Knabner, I., Kretzschmar, R., Stahr, K., Wilke, B.-M. (2018): Scheffer/Schachtschabel Lehrbuch der Bodenkunde, 17. Auflage, Springer Spektrum, Heidelberg] |