Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Ph Messumformer 0..5V


von Homer S. (puenkchen)


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Guten Abend,

Ich benötige eine Schaltung um den Wert einer Ph Elektrode mit einem 
Arduino auslesen zu können. Sprich -/+420mV sollen auf 0..5V skaliert 
werden.

Bin auf den LMC6001 oAmp gestoßen welcher ideal für diese Zwecke ist. 
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lmc6001.pdf
Auf Seite 11 befindet sich eine Beispiel-Schaltbild doch gibt diese 
0..14V aus. Es würde doch ausreichen die untere Widerstände am LCI6041 
zu verändern oder? Könnte mir jemand die benötigten Widerstände 
mitteilen?

Andersfalls hätte ich diese Schaltung: 
http://blea.ch/wiki/images/2/24/PH-sch.jpg jedoch weiß ich nicht welche 
Nachteile diese mit sich bringen würde im Gegensatz zu der Ersten.

Frage mich ob der Aufpreis des LCI6001 sich lohnt für meine Zwecke, 
jedoch muss die Schaltung zuverlässig sein.

mfg

von MaWin (Gast)


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> Auf Seite 11 befindet sich eine Beispiel-Schaltbild doch gibt diese
> 0..14V aus. Es würde doch ausreichen die untere Widerstände am LCI6041
> zu verändern oder?

Es würde ausreichen, den LMC6041 komplett wegzulassen.

Auch die -5V am LMC6001 sind etwas unhandlich.

Zudem sind deine 5V des Arduino dessen Versprgungsspannung.

Wolltest du messen oder schätzen ?

Die Versorgungsspannung schwankt.

Damit ist kein Messen möglich.

Der Ardiuno verwendet den ATmega328

Nehmen wir an, du verwendest die interne ARef des VAR von 1.1V.

Die ist zwar nicht genauer, sie könnte zwischen 1.0 bis 1.2V liegen,
aber wenigstens 1000 mal stabiler als die Versorgungsspannung.
Man müsste also nur ein mal den Messwert kalibrieren und dann bleibt
der auch so, vorausgesetzt man rechnet mit der Temperatur gegen.

Diese 1V sind schon der volle Messbereich der pH-Sonde, denn die
liefert -0.4V bis 0.4V, also 0.8V Bereich.

Man muß nicht verstärken.

Man muß nur 0.5V draufaddieren, und das geht mit simplen
Widerständen:

+5V               +5V
 |                 |
9k   +-------------(------- AD0 (sollte ca. 0.5V messen)
 |   |             |
 +---+--pH-Sonde--|+\ LMC6001 oder CA3140
 |                |  >--+-- AD1
1k             +--|-/   |
 |             |   |    |
GND            +---(----+
                   |
                  GND

Die Schaltung verwendet einen Trick: Da Widerstände ungenau
sind, und wir nicht wissen ob wirilich 5V oder 5.1V oder 4.9V
als Versorgungsspannung anliegen, messen wir die reale
Spannung einfach mit AD0. Dann kennen wir den Nullpunkt
und können mit AD1 erfassen, ob die Sonde weniger oder mehr
Spannung liefert, also basisch oder sauer erfasst.

Man hätte auch die Referenzspannung mit einem 1:1
pannungsteiler halbieren können, aber der ARef Ausgang des AVR
ist nicht belastbar. Man hätte also einen zusätzlichen OpAmp
als Spannungsfolge benötigt. So braucht man weniger Bauteile.

Der einzige Nachteil der Schaltung ist, daß die pH-Sonder nicht
mit einem Bein an Masse liegt. Aber willst du, nur um das zu
ermöglichen, wirklich eine doppelte Verosrgungsspanung von
+5V und -5V einführen ? Dann nur zu...

Die Schaltung enthält -wie deine aus dem LMC6001 Datenblatt-
keine Filterung, es wird in Software gefiltert. Man könnte
höchstens um die Zuleitung der pH-Sonder so einen Ferritkern
machen wie bei Computerkabeln.

Schon ein Kondenstaor parallel an die pH-Sonde ist mit
seinem Leckstrom eher kontraproduktiv.

von Homer S. (puenkchen)


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Mir ist es ansich egal wie die Schaltung schlussendlich aussieht solange 
ich zuverlässig auf 0,01Ph genau meinen Wert auslesen kann. Wenns dann 
noch unkomplizierter ausfällt warum nicht.

Wenn die Elektrode nicht an der Masse anliegt, reduziert das nicht die 
Lebensdauer der Elektrode? Verwende Elektroden aus der Industrie, kosten 
mit 140eur das Stück nicht grade wenig!

mfg

von Hans (Gast)


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Ich bin auch auf der Suche nach so einer Schaltung,
aber für 0-10V oder 4-20mA.

Ich hoffe hier findet sich jemand der helfen kann.
Mit freundlichen Grüßen
Hans

von Timm R. (Firma: privatfrickler.de) (treinisch)


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Hallo,

Homer S. schrieb:

> Wenn die Elektrode nicht an der Masse anliegt, reduziert das nicht die
> Lebensdauer der Elektrode? Verwende Elektroden aus der Industrie, kosten
> mit 140eur das Stück nicht grade wenig!

ich verwende praktisch die selbe Schaltung (nur anderer Opamp-Typ) und 
sie funktioniert seit Jahren.

Die Lebensdauer einer Elektrode verändert sich nur theoretisch durch die 
gefälschte Masse. Beide Elektroden liegen auf höherem Potential und es 
erhöht sich der Strom von der Elektrode gegen die Umwelt, wodurch an der 
AgCl-Elektrode auch der parasitäre Stoffumsatz erhöht wird. Dieser 
Effekt spielt in der Praxis keinerlei Rolle! Die Lebensdauer einer pH 
Elektrode ist zu gering und die Fertigungstoleranzen zu groß, als dass 
das relevant sein könnte.

Viele Grüße

 Timm

von j. c. (jesuschristus)


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>zuverlässig auf 0,01Ph genau meinen Wert auslesen kann

Achso, nur 0,01 PH, dann kannst Du auch einen LM741 nehmen, kein Grund 
Präzisionsbauteile einzusetzen!

von MaWin (Gast)


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> Wenn die Elektrode nicht an der Masse anliegt,
> reduziert das nicht die Lebensdauer der Elektrode?

Nein,

die wäre durch die Belastung des vollkommen ungeeigneten TL071
gefährdet gewesen.

So lange die Messchaltung nicht anderswo galvanisch mit der zu
messenden Flüssigkeit verbunden ist (beispielsweise zusätzlicher
Sauerstoffsensor oder Redoxpotentialsensor) ist es egal.

Man muß halt wissen, wo man die Abschirmung dranmachen darf.

Mit einem zusätzlichen Widerstand

+5V                     +5V
 |                       |
90k  +-------------------(------- AD0 (sollte ca. 0.5V messen)
 |   |                   |
 +---+--pH-Sonde-+-10k--|+\ LMC6001 oder CA3140
 |       Guard   |      |  >--+-- AD1
10k        |     C   +--|-/   |
 |         |     |   |   |    |
GND        +-----+---+---(----+
                         |
                        GND

ist die Elektronik sogar bei Surges in die pH-Sonde geschützt.

Da der LMC6001 nicht verstärkt, kann man seinen Ausgang gar als
Guard auf der Platine verwenden, muß also den pH-Anschluss nicht
über Teflonplatinen führen sondern kann Epoxy verwenden und
einen kleinen Kondensator (C, 100pF Mica oder so) dranmachen bei
dem dann die Leckströme nicht so störend sind um Einstreuuungen
zu dämpfen.

von Timm R. (Firma: privatfrickler.de) (treinisch)


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Hallo,

j. c. schrieb:
> LM741

oh mein Gott! (pun intended).

80nA bias current an eine pH-Elektrode? Kann ich auch eine Tüte von dem
haben, was Du rauchst?

Geht nicht. Und was heisst hier  n u r  0.01pH?

Vlg
 Timm

von Dominik (Gast)


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Wie sieht es denn mit dieser Schaltung aus ?

Welche der beiden genannten is denn besser?
Frage mich gerade wo der LMC6001 erhältlich ist, finde den nirgends mehr 
leider.

Ich würde die Schaltung auch sehr gerne nachbauen, aber für 24VDC 
Versorgungsspannung, wie gehe ich das denn richtig an am besten ?

Lg Dominik

von MiWi (Gast)


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Dominik schrieb:
> Ich würde die Schaltung auch sehr gerne nachbauen, aber für 24VDC
> Versorgungsspannung, wie gehe ich das denn richtig an am besten ?

indem Du die 24V auf +/-5V wandelst..... am besten.

Oder indem Du Dich vorher dem Deinem Wissensstand geeigneteren Objekten 
der Meßkunst zuwendest?

Und - Du kannst die Ergebnisse der Messungen dann auch interpretieren?

Grüße

Miwi

von Dominik (Gast)


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Dafür könnte ich diesen hier verwenden denke ich ?
TMH 2405D
Was meinst du dazu?
Tut mir leid für meine dumme Frage, kommt nicht mehr vor..

von Timm R. (Firma: privatfrickler.de) (treinisch)


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Hallo,

Dominik schrieb:
> Wie sieht es denn mit dieser Schaltung aus ?
>
> Welche der beiden genannten is denn besser?
> Frage mich gerade wo der LMC6001 erhältlich ist, finde den nirgends mehr
> leider.

wenn Du den A/D von einem µC verwenden willst, ist doch die Schaltung 
von MaWin das absolute non plus ultra. Warum willst Du dir denn das 
ganze Gedöns aus der Application antun? Nur um noch ein zusätzliches 
Netzteil zu verbauen? Es gibt keine Schaltung, die dir auch nur ein 
halbes Bit mehr Genauigkeit aus der Elektrode kitzeln könnte!

MaWin hat ja auch eine gut verfügbare Alternative für den OpAmp genannt, 
die meines Erachtens absolut tauglich ist.

Ganz im Ernst, Dein Patient blutet aus ganz anderen Wunden! Verbeiss 
Dich nicht an dieser Stelle. Genauigkeit des A/D Wandlers, aber davon 
abgesehen benötigt eine Genauigkeit von 0,01pH auch eine exakte 
Leitfähigkeitsmessung (wg. des Diffusionsfehlers) und vor allem eine 
Temperiermöglichkeit auf mindestens 0.5°C genau und eine entsprechende 
Temperaturmessung. Freunde Dich mal eher mit 0.1pH an und selbst das ist 
schon sportlich!

Vlg
 Timm

von j. c. (jesuschristus)


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von MaWin (Gast)


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> Wie sieht es denn mit dieser Schaltung aus ?

Ja wie denn ?
Hast du dir die Mühe gemacht, den thread zu lesen,
oder warst du heute einfach nur müde und faul ?

von Timm R. (Firma: privatfrickler.de) (treinisch)


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Hallo Jesus,

j. c. schrieb:
> Timm Reinisch schrieb:
>> n u r  0.01pH
>
> http://de.wikipedia.org/wiki/Ironie

ja hab ich schon befürchtet! Hab extra nach eine Smiley gesucht. Ist ja 
hier im Forum nicht ganz ungefährlich Schwachsinn zu schreiben und zu 
hoffen, dass er als Ironie erkannt wird.

Sorry!

Vlg

Timm

von Dominik (Gast)


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Ja dann sind die +-5V ja auch Mist, weil ich laut Schaltung nur +5V und 
GND habe ..
MÜDE und FAUL^^

von Hans (Gast)


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Ich bin gerade auf der Suche nach einer Schaltung für einen Messwandler 
einer EC-Sonde (Leitfähigkeit).

Kann man diese dafür denn auch einsetzen?
Ich möchte mit diesem PH-Wandler und einem EC-Wandler in meine Siemens 
LOGO! gehen und die Werte mittels Magnetventil beeinflussen.

Mit freundlichen Grüßen
Hans

von MaWin (Gast)


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> Kann man diese dafür denn auch einsetzen?

Nein.

von Hans (Gast)


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Habt ihr in die Richtung für diese Schaltung einen Ratschlag, zum Thema 
PH findet man ja so einiges, aber hier bin ich ein wenig ratlos :-(

Mit freundlichen Grüßen

von MaWin (Gast)


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> Habt ihr in die Richtung für diese Schaltung einen Ratschlag

uC-Ausgang --Sonde--+
                    |
                    +-- A/D Eingang (ARef=VCC)
                    |
uC-Ausgang ----R----+

von Homer S. (puenkchen)


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MaWin schrieb:
> Man muß halt wissen, wo man die Abschirmung dranmachen darf.
>
> Mit einem zusätzlichen Widerstand
>
> +5V                     +5V
>  |                       |
> 90k  +-------------------(------- AD0 (sollte ca. 0.5V messen)
>  |   |                   |
>  +---+--pH-Sonde-+-10k--|+\ LMC6001 oder CA3140
>  |       Guard   |      |  >--+-- AD1
> 10k        |     C   +--|-/   |
>  |         |     |   |   |    |
> GND        +-----+---+---(----+
>                          |
>                         GND
>
> ist die Elektronik sogar bei Surges in die pH-Sonde geschützt.

Habe die Schaltung auf nem Steckboard getestet. Der Wert an AD1 variert 
ständig von 0,27 bis 0,75V. Wenn ich den Mittelwert von 100 nehme 
erhalte ich schonmal einen Wert. Wieviel dieser Wert aussagt konnte ich 
noch nicht testen.

Wie realisiere ich diesen Guard? Hatte noch nie was mit Isolierungen in 
dieser Form zu tun gehabt.

mfg

von Johannes V. (j-v)


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Hallo,

also den pH-Verstärker auf dem Steckbrett kannste mal schnell vergessen.

Mit dem Guard verhält es sich wie folgt: Du layoutest ausgehend vom 
Ausgang des OPV, welcher als Spannungsfolger beschaltet ist, einen 
geschlossenen Ring um den Anschluss des Messignals auf der Platine.
Der Sinn ist der, daß die beiden Potentiale des Guards und der 
Messleitung
durch den Spannungsfolger gleich sind, doch das Signal auf dem 
Guard-Ring ist niederohmiger. So will man evenuelle Störungen auf den 
Guard-Ring ziehen, welcher darauf nicht so reagiert wie die hochohmige 
Messleitung.
Man geht teilweise soweit, mit dem Spannungsfolger das Potential der 
Schirmung der Messleitung auf das selbe wie die Messleitung zu bringen, 
im Prinzip ähnlich wie beim Guard-Ring.

Johannes

von Timm R. (Firma: privatfrickler.de) (treinisch)


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Hallo,

hattest Du denn auch eine Quelle angeschlossen? Eine pH-Elektrode zum 
Beispiel?

Anstatt der guard-ring Technik kannst du auch einfach den Eingang des 
Operationsverstärkers fliegend verdrahten. Alle Pins werden normal 
angeschlossen, nur der hochohmige Eingang wird hochgebogen und direkt an 
das entsprechende Kabel der pH-Elektrode gelötet. Diese Anschlussmethode 
ist besser als der Guard-Ring aber in einer Produktionsumgebung 
natürlich zu teuer im Vergleich zum Guard-Ring.

Bist Du denn sicher, dass Du alles A/D mäßig sauber im Griff hast? 
Funktioniert die A/D-Wandlung denn einwandfrei, wenn Du einfach nur 
einen Spannungsteiler anschließt?

Vlg

 Timm

von sieman's (Gast)


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Naja, mal mit oszi und genauem Multimeter nachmessen, wirst Du schon 
müssen.

von MaWin (Gast)


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> Der Wert an AD1 variert ständig von 0,27 bis 0,75V.

Hmm, ist der LMC6001 eventuell nicht Unity Gain stabil ?

Doch, laut Datenblatt kann er das.

Hast du C drin ? Mit welchem Wert ? Lass ihn erst mal weg.

Für Guard-Ringe siehe Datenblatt des LMC6001.

Air wiring (auch im datenblatt erklärt) kannst du
auch im Steckbrett machen.

Wie ist denn deine Verbindung von der pH-Probe zum OpAMp ?

20cm frei in Luft ? Klar fängt sich das kapazitive Kopplungen
ein. Maximal 1 cm ausserhalb der Abschirmung darf die Leitung
laufen.

von Marcus (Gast)


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Hallo,

Timm Reinisch schrieb:
> Anstatt der guard-ring Technik kannst du auch einfach den Eingang des
> Operationsverstärkers fliegend verdrahten. Alle Pins werden normal....

anbei ein kleines Beispiel eines Elektrometer-Verstärkers (LMC662) bei 
dem ich beides gemacht hab. Die Anschlußdrähte sind hochgebogen und die 
Teflo-Stützen haben einen "Guard-Ring" an der Unterseite.
Mit solch einem Aufbau kommt man schon zu sehr kleinen Leckströmen.
Problematisch sind nur die längeren dünnen Drähte. Die Schaltung neigt 
zu "Mikrofonie"

Gruß
Marcus

von Homer S. (puenkchen)


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MaWin schrieb:
>> Der Wert an AD1 variert ständig von 0,27 bis 0,75V.
>
> Hmm, ist der LMC6001 eventuell nicht Unity Gain stabil ?
>
> Doch, laut Datenblatt kann er das.
>
> Hast du C drin ? Mit welchem Wert ? Lass ihn erst mal weg.
>
> Für Guard-Ringe siehe Datenblatt des LMC6001.
>
> Air wiring (auch im datenblatt erklärt) kannst du
> auch im Steckbrett machen.
>
> Wie ist denn deine Verbindung von der pH-Probe zum OpAMp ?
>
> 20cm frei in Luft ? Klar fängt sich das kapazitive Kopplungen
> ein. Maximal 1 cm ausserhalb der Abschirmung darf die Leitung
> laufen.

Ich verwende den CA3140 weil der LMC6001 nicht verfügbar war. Ich habe 
einen 100pF Kondesator.

Ich muss jetzt eh erstmal abwarten bis ich einen passenden Kabel mit BNC 
Ende für die Elektrode habe. Habe all möglichen Läden abgeklappert um 
ein S7 -> BNC Elektrodenkabel zu finden aber ohne Erfolg.

Habe die Elektrode zur Zeit einfach abgegriffen.

Schonmal vielen dank für die Antworten!

von Homer S. (puenkchen)


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Ich habe das ganze mal auf einer Rasterplatine versucht. (Habe mich 
einmal mit der Leitung vertan desshalb sieht es so grausig aus)

Erhalte schonmal einen brauchbaren Phwert von -+0,15.

Habe sowohl einen Guard als auch die Leitung vom BNC stecker zum OpAmp 
in der Luft verlegt. Ich werde die Schaltung wohl erneut und sauberer 
auf einer Rasterplatine aufbauen.

Eine geätzte Platine kommt zur Zeit nicht in Frage weil ich keine Mittel 
dazu habe oder jemanden kenne.

Hat jemand einen Tipp wie man den Aufbau/Verabeitung verbessern kann?

Desweiteren habe ich das Problem, dass ich per Arduino einen BS170 
Transistor ansteuere. vor dem Gate liegt ein 470 Ohm Widerstand. Wenn 
ich nun von HIGH auf LOW schalte braucht es über 20 Sekunden bis der 
Transistor vollkommen sperrt.

Liegt es am NPN Transistor? Wäre es ratsam einen Inverter aus NPN/PNP zu 
bauen um eine Last zu schalten?

mfg

von MaWin (Gast)


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Nein, nicht Guard UND fliegende Verdrahtung.

Und vor allem: Nein, KEINEN Keramikkondenstaor
vom pH-Eingang nach Masse legen.

Noch nicht ein mal einen Mica Glimmerkondensator.
Wenn du keinen PTFE-isolierten Kondennsator nehmen
willst, greif wenigstens zu Polypropylen, aber lass
ihn besser gleich weg und bilde den Tiefpass in Software.

Da deine BNC-Buchse wohl zwangsweise unten angeschlossen
werden muß (und hoffentlich PTFE-isoliert ist),
bohre dort ein GROSSES Loch in die Lochrasterplatine,
so daß die Anschlüsse frei in der Luft sind. Löte dort
deinen Reihenwiderstand zum OpAmp an, und dessen anderes
Ende an den OpAmp. Halte die Leitung möglichst kurz,
so 1cm, und das geht am Besten, in dem der OpAmp auf
die Rückseite der Platine gelötet wird, dann steht dessen
Eingangspin auch dort in die Luft.

So lange der Draht in der Luft hängt, stört auch nicht,
daß deine Platine ienfaches Pertinax ist.

von MaWin (Gast)


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> Ich habe einen 100pF Kondesator.

Der sieht eher nach 100nF aus.

von Homer S. (puenkchen)


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MaWin schrieb:
> Und vor allem: Nein, KEINEN Keramikkondenstaor
> vom pH-Eingang nach Masse legen.

Der Kondensator liegt doch nicht an Masse sondern wie in der Zeichnung 
am Ausgang des Amp.

MaWin schrieb:
>> Ich habe einen 100pF Kondesator.
>
> Der sieht eher nach 100nF aus.

Es war ein pF.

Werde es dann so machen danke.

Was soll ich mit Offset und Strobe am OpAmp tun? Auf GND legen?

mfg

von Wolfgang-G (Gast)


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Timm Reinisch schrieb:

>Freunde Dich mal eher mit 0.1pH an und selbst das ist
>schon sportlich!
Richtig, denn das scheitert schon an der Beschaffbarkeit der 
Kalibrierlösungen und dem  fehlenden Grundlagenwissen zur 
pH-Wertmessung.

>Genauigkeit des A/D Wandlers, aber davon abgesehen benötigt eine Genauigkeit von 
>0,01pH auch eine exakte Leitfähigkeitsmessung

Was hat Leitfähigkeitsmessung mit pH- Messung zu tun? Das sind zwei 
völlig verschiedene Eigenschaften von Flüssigkeiten.

Auch wenn es hier vorwiegend um Elektronik geht, sollte man sich mit dem 
Messverfahren und seinen Grundlagen vertraut machen.
MfG

von Timm R. (Firma: privatfrickler.de) (treinisch)


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Hallo,

Wolfgang-G schrieb:
> Was hat Leitfähigkeitsmessung mit pH- Messung zu tun? Das sind zwei
> völlig verschiedene Eigenschaften von Flüssigkeiten.

woher nimmst Du denn diese Weisheit? Schlag mal ein Lehrbuch der 
physikalischen Chemie auf, Kapitel Elektrolyte.

> Auch wenn es hier vorwiegend um Elektronik geht, sollte man sich mit dem
> Messverfahren und seinen Grundlagen vertraut machen.

ja das sollte man allerdings! Erst recht bevor man ohne nachzudenken 
andere Leute
als doof hinstellt.

Der pH-Wert ist ursächlich eine Aktivität und als solche von der 
Ionenstärke der Lösung abhängig und zwar nicht nur ein bisschen, sondern 
sehr stark.

Deswegen ist für eine exakte Messung, und davon kann man bei 0,01 pH mit 
Sicherheit sprechen, der Ionenstärkefehler zu korrigieren. Das wird 
normalerweise durch eine Messung der Leitfähigkeit gemacht. Ohne 
Kenntnis der Ionenstärke ist das Messergebnis einer pH-Elektrode 
jedenfalls in der zweiten Stelle hinter dem Komma ein völlig nutzloser 
Phantasiewert.

Deswegen wird in Disziplinen, in denen es wirklich drauf ankommt, zum 
pH-Wert einer Lösung auch immer die Ionenstärke angegeben.

(Es sei denn, man vergleicht eh nur Proben, die von sich aus identische 
Ionenstärken haben)

Naja, aber ph-Meter zeigen die Stellen ja an, dann muss ja auch was dran 
sein.

Viele Grüße

 Timm

von Wolfgang-G (Gast)


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>Erst recht bevor man ohne nachzudenken andere Leute als doof hinstellt.
Tut mir leid, wenn es so angekommen ist.
>das Messergebnis einer pH-Elektrode jedenfalls in der zweiten Stelle hinter dem
> Komma ein völlig nutzloser Phantasiewert.
Da sind wir uns doch einig. Schon die erste Stelle nach dem Komma ist 
bei Otto Normalverbraucher fehlerhaft. Begründung: s. o.

>Schlag mal ein Lehrbuch der physikalischen Chemie auf, Kapitel Elektrolyte.
Mein Buch sagt:
Der pH-Wert ist definiert als der negative dekadische Logarithmus der 
Wasserstoffionen-Aktivität.

pH =  -lg aH+

Man sollte aber unbedingt sich noch mit dem Kapitel: Elektromotorische 
Kräfte/ a) Galvanische Ketten und b)Elektroden I. und II. Art 
beschäftigen

MfG

von Timm R. (Firma: privatfrickler.de) (treinisch)


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Hallo,

ok, ist dann wohl falsch bei mir angekommen.

Wolfgang-G schrieb:

> pH =  -lg aH+

ja witzig. Also ist der pH-Wert auch nicht temperaturabhängig, oder wie? 
Ist doch wohl klar, und steht sicher auch im selben Kapitel, dass die 
Aktivität von allerhand anderen Parametern abhängt.

Dazu kommt, dass auch der Messwert der Elektrode von der Leitfähigkeit 
(bzw. den Aktivitäten aller Ionen in Lösung) abhängt, zum Beispiel auf 
Grund von Diffusionspotentialen.

Vlg

Timm

von Wolfgang-G (Gast)


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>ja witzig. Also ist der pH-Wert auch nicht temperaturabhängig, oder wie?
Wer sagt das?

pH = (E-Eb)/(2,303RT/F)   Eb = Potential der Bezugselektrode

für 25°C -->  pH = (E-Eb)0,0591V

kurz gesagt: man misst die Potentialdifferenz zwischen der pH-Elektrode 
(Glaselektrode mit hohem Innenwiderstand) und einer Bezugselektrode 
(oftmals Ag/AgCl-elektrode)

Falls man in der Nähe der Zimmertemperatur misst, dann verriecht sich 
auch die Temperaturabhängigkeit.
und auch die Diffusionspotentiale kann man bei den hier üblichen 
Anwendungen vergessen.

MfG

von Timm R. (Firma: privatfrickler.de) (treinisch)


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Hallo,

Wolfgang-G schrieb:
> pH = (E-Eb)/(2,303RT/F)   Eb = Potential der Bezugselektrode
[...]
> und auch die Diffusionspotentiale kann man bei den hier üblichen
> Anwendungen vergessen.

wie kommst Du denn darauf?

Das Diffusionspotential einer DIN-konformen Kalibrationslösung für 
pH=4,65 beträgt 3.1mV. Wenn Du in Deine eigene (natürlich zutreffende) 
Gleichung schaust, siehst du (∂pH/∂U) = 0.017 1/mV.

Wenn Du dann zB 0.1N NaOH mit einem Diffusionspotential von -0.4mV 
misst, macht das allein einen Diffusionspotential-Fehler von 0,06 pH 
Einheiten. Bei Leitungswasser wird es noch schlimmer, je nach 
Zusammensetzung.

Wenn man sich also tatsächlich auf den Weg macht, die zweite Stelle 
hinter dem Komma valide zu messen, kann man trivialer Weise 
Diffusionspotential nicht vergessen. Das ist auch alles, was ich gesagt 
habe.

Wenn man nur die 1. Stelle hinter dem Komma möchte, dann spielen sie 
tatsächlich praktisch keine Rolle. Genau das habe ich auch gesagt: Der 
op soll die zweite Stelle vergessen.

vlg
 Timm

von Wolfgang-G (Gast)


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Timm Reinisch schrieb:
>Wenn man sich also tatsächlich auf den Weg macht, die zweite Stelle
>hinter dem Komma valide zu messen, kann man trivialer Weise
>Diffusionspotential nicht vergessen. Das ist auch alles, was ich gesagt
>habe.

>Wenn man nur die 1. Stelle hinter dem Komma möchte, dann spielen sie
>tatsächlich praktisch keine Rolle. Genau das habe ich auch gesagt: Der
>op soll die zweite Stelle vergessen.

schön, dass wir uns jetzt einig sind.

MfG

von idioT (Gast)


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JesuSS!!!
So ein Haufen Unfug lässt einen ja die Zehennägel hochrollen!

Der pH ist abhängig vom EC?! Ich lach mich tot!
Die Gleichung von Wolfi sind schon OK.
Dann aber die Bezugnahme zum Diffusionspotential (dpH/dU=...) ist 
natürlich haltlos.
An der Elektrode reagieren die durch die semipermeable Glasmembran 
geschlüpften Protonen (H+) - mal ganz platt und allgemein. Daraufhin 
stellt sich das POTENTIAL, innen, zwischen Bezugselektrode und 
DER-Elektrode ein. (wiki-hilf!)
KEIN Einfluss der Diffussion auf den MEsswert.
Vielleicht, ganz, ganz vielleicht auf die Zeit die es braucht bis sich 
das Gleichgewicht eingestellt hat. Für eine Messung übern breiten 
Bereich mit #,## brauchste ne gute Kallibrierung (3 Punkt), eine 
Temperaturkompensation, das genügt.
Und da, wenn das Potential der kleinen Elektroden abfließt (ist ja keine 
Batterie), weil der Widerstand klein genug ist (<10¹²) die Elektroden 
altern, und das ganze dann definitiv und schnell driftet, solltet Ihr 
über eure Schaltung doch nochmal nachdenken.

Oder Ihr nehmt einfach mal einen LMP91200 her.

feurio

von Timm R. (Firma: privatfrickler.de) (treinisch)


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idioT schrieb:

> So ein Haufen Unfug lässt einen ja die Zehennägel hochrollen!

aktiv. Naja, warum nicht, dann roll sie halt hoch.

> Der pH ist abhängig vom EC?! Ich lach mich tot!
> Die Gleichung von Wolfi sind schon OK.
> Dann aber die Bezugnahme zum Diffusionspotential (dpH/dU=...) ist
> natürlich haltlos.
> An der Elektrode reagieren die durch die semipermeable Glasmembran
> geschlüpften Protonen (H+) - mal ganz platt und allgemein. Daraufhin
> stellt sich das POTENTIAL, innen, zwischen Bezugselektrode und
> DER-Elektrode ein. (wiki-hilf!)

Schau, wenn Du noch nicht einmal weisst, wie eine pH-Elektrode aufgebaut 
ist, dann wäre es doch gar nicht so eine schlechte Idee zumindest Deine 
Einwürfe höflich auszudrücken? Nur um auf Nummer sicher zu gehen?

1. Es gibt kein „Innen“. Die Referenzelektrode ist mit dem zu messenden 
Medium direkt verbunden (durch eine poröse Membran). Sie befindet sich 
nicht zusammen der
Pt-Elektrode hinter der selektiven Membran. Wiki hilft.

Deswegen findet sich auch in ausnahmslos jedem ernsthaften Lehrbuch, den
einschlägigen IUPAC Empfehlungen oder hier auf deutsch bei einem der
bekannten Hersteller von Elektroden 
(http://www.hamiltoncompany.com/downloads/62411700_komplett.pdf)
die Feststellung, dass das gemessene Potential sich aus verschiedenen 
Einzelpotentialen addiert, eines davon (bei Hamilton E6) ist das 
Diffusionspotential.

Wenn sich das Diffusionspotential bei der Kalibrierung unterscheidet von 
dem bei der Messung, was es normalerweise tut, hat man den angesprochen 
Fehler, was nachrechne wer der Übung bedarf.

2. Der pH Wert ist eine Funktion der Aktivität. Wie (fast) jeder weiß 
ist die Aktivität selbstverständlich abhängig von der Ionenstärke der 
Lösung, die wiederum natürlich mit der Leitfähigkeit korreliert.

3. Abgesehen davon sind auch die meisten anderen störenden Potentiale 
abhängig von der Ionenstärke.

4. Bleib halt doch lieber beim Nägelrollen.

Vlg
 Timm

von Wolfgang-G (Gast)


Lesenswert?

bevor weiter über Diffusionspotentiale gesprochen wird, sollte man 
zunächst mal versuchen, zu erklären, was jeder so darunter versteht bzw. 
wie und wo Diffusionspotentiale entstehen könnten.
idioT  schrieb:
>Der pH ist abhängig vom EC?! Ich lach mich tot!
Was verstehst du unter EC? Die Abkürzung ist mir nicht geläufig.
MfG

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