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Donja (Diskussion | Beiträge) |
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== Grundprinzip == | ==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 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). | ||
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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). | 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 == | ==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). | ||
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== Benötigte Gerätschaften == | ==Benötigte Gerätschaften== | ||
== Durchführung == | *[[Präzisionswaagen|Präzisionswaage]] | ||
*[[pH-Meter|pH-Messinstrument]] (Eutech700, Eutech510) mit Elektrode und Temperaturfühler | |||
*50 ml Becherglas | |||
*Messzylinder 25 ml | |||
*Glasstab | |||
*0,01 M Calciumchlorid-Lösung (1,470 g CaCl<sub>2</sub> x 2H<sub>2</sub>O mit dest. Wasser auf 1l auffüllen) | |||
*Standardpufferlösungen (pH-Wert 4 und pH-Wert 7) | |||
==Durchführung== | |||
''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> | ''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. | #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. | #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. | ||
==Felerquellen== | |||
*Probleme beim Einstellen eines gleichgewichtigen Messpotential | |||
* Probleme beim Einstellen eines gleichgewichtigen Messpotential | *Zu langer Zeitabstand zwischen dem Mischen der Suspension und der Messung | ||
* Zu langer Zeitabstand zwischen dem Mischen der Suspension und der Messung | *Einmischen von Luft durch zu hohe Intensität vermeiden | ||
* Einmischen von Luft durch zu hohe Intensität vermeiden | *Hoher pH-Wert durch welchen die Messung instabiler wird | ||
* Hoher pH-Wert durch welchen die Messung instabiler wird | |||
== 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. | 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== | ||
<p style="“line-height:" 50%“> | <p style="“line-height:" 50%“> | ||
Die LMU stellt [[PH-Meter|pH-Meter]] für die Analyse nach DIN-Norm im Bodenlabor des Departement für Geographie bereit. Theorie und Durchführung der labortechnischen pH-Bestimmung ist Teil der Lehrveranstaltungen: | Die LMU stellt [[PH-Meter|pH-Meter]] für die Analyse nach DIN-Norm im Bodenlabor des Departement für Geographie bereit. Theorie und Durchführung der labortechnischen pH-Bestimmung ist Teil der Lehrveranstaltungen: | ||
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'''B.Sc. Geographie:''' | '''B.Sc. Geographie:''' | ||
<p style="“line-height:" 50%“> | <p style="“line-height:" 50%“> | ||
* P 8.2 Labormethoden der Physischen Geographie (Vorlesung) | |||
* [[Labormethoden der Physischen Geographie (Übung)|P 8.3 Labormethoden der Physischen Geographie (Übung)]] | *P 8.2 Labormethoden der Physischen Geographie (Vorlesung) | ||
*[[Labormethoden der Physischen Geographie (Übung)|P 8.3 Labormethoden der Physischen Geographie (Übung)]] | |||
</p> | </p> | ||
== Normen und Richtlinien == | ==Normen und Richtlinien== | ||
'''Aktuelle Norm:''' | '''Aktuelle Norm:''' | ||
<p style="“line-height:" 50%“> | <p style="“line-height:" 50%“> | ||
* DIN EN 15933:2012-11 – Schlamm, behandelter Bioabfall und Boden - Bestimmung des pH-Werts | |||
*DIN EN 15933:2012-11 – Schlamm, behandelter Bioabfall und Boden - Bestimmung des pH-Werts | |||
</p> | </p> | ||
'''Zurückgezogene Normen zur Bestimmung des pH-Werts von Bodenproben:''' | '''Zurückgezogene Normen zur Bestimmung des pH-Werts von Bodenproben:''' | ||
<p style="“line-height:" 50%“> | <p style="“line-height:" 50%“> | ||
* DIN 19684-1: 1977-02 – Bodenuntersuchungsverfahren im Landwirtschaftlichen Wasserbau; Chemische Laboruntersuchungen, Untersuchung des Wassers bei Be- und Entwässerungen | |||
* DIN ISO 10390: 1997-05 – Bodenbeschaffenheit - Bestimmung des pH-Wertes | *DIN 19684-1: 1977-02 – Bodenuntersuchungsverfahren im Landwirtschaftlichen Wasserbau; Chemische Laboruntersuchungen, Untersuchung des Wassers bei Be- und Entwässerungen | ||
* DIN ISO 10390: 2005–12 – Bodenbeschaffenheit - Bestimmung des pH-Wertes | *DIN ISO 10390: 1997-05 – Bodenbeschaffenheit - Bestimmung des pH-Wertes | ||
*DIN ISO 10390: 2005–12 – Bodenbeschaffenheit - Bestimmung des pH-Wertes | |||
</p> | </p> | ||
'''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 ISO 3696:1991-06 – Wasser für analytische Zwecke; Anforderungen und Prüfungen (identisch mit: DIN ISO 3696:1987) | ||
* DIN 12778:2019-12 – Laborgeräte aus Glas - Laborthermometer, Skalenwerte 1 °C und 2 °C | *DIN 19747:2009-07 – Untersuchung von Feststoffen - Probenvorbehandlung, -vorbereitung und -aufarbeitung für chemische, biologische und physikalische Untersuchungen | ||
* 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 | *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 | |||
</p> | </p> | ||
== 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%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%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%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%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] | |||
== Einzelnachweise == | ==Einzelnachweise== | ||
<references /> | <references /> | ||
== AutorInnen == | ==AutorInnen== | ||
{{Autor|1= | {{Autor|1= Karin Meisburger, Lukas Müller, Philipp Maly}} | ||
[[Kategorie:Analytik Methoden]] | [[Kategorie:Analytik Methoden]] |
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