PH Messgerät Test, Vergleich & Bewertung – Das beste PH-Meter kaufen

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Willkommen zu unserem PH Messgerät Test 2021. Hier stellen wir unsere Top 10 der PH Meter vor, die derzeit auf dem deutschem Markt erhältlich sind. Im PH Messgerät Vergleich stellen wir die Eigenschaften der getesteten Geräte übersichtlich gegenüber.

Test, Vergleich & Bewertung

Im Ratgeber haben wir darüber hinaus die wichtigsten Fakten zu Benutzung und Kaufentscheidung zusammengestellt.

PH Meter Test – Bestenliste

Die PH Messgerät Testsieger:

PH Meter kaufen

In der Wissenschaft sind pH-Messinstrumente mittlerweile unerlässlich. Aber auch für den Hausgebrauch können pH-Meter gute Dienste leisten. Verfügt man über einen Teich, ein Aquarium oder ein Schwimmbad oder möchte man einfach ein spezielles Obst oder Gemüse anbauen, können regelmäßige pH-Wert-Messungen angebracht sein. pH-Meter bestehen aus einer pH-Elektrode und einer Referenzelektrode, die mit einem Voltmeter verbunden sind.

Die elektrischen Messgeräte detektieren den pH-Wert von Lösungen oder Substanzen. pH-Meter können in vielen Bereichen Anwendung finden. In der Medizin, in chemischen Laboren, bei industriellen Prozessen oder im Feldversuch werden sie für die unterschiedlichsten Zwecke verwendet. Der folgende Artikel erklärt, wie ein pH-Meter aufgebaut ist, wie es arbeitet, wie es angewendet wird und was beim Kauf zu beachten ist.

Was ist ein pH-Meter?

Bei einem pH-Meter handelt es sich um ein wissenschaftliches Messgerät, das die Aktivität der Wasserstoff-Ionen in wässrigen Lösungen misst. Es zeigt den pH-Wert an. Der pH-Wert ist definiert als der negative dekadische Logarithmus der Hydronium-Ionen-Konzentration (H3O+-Ionen) und ist ein Maß dafür, wie sauer oder wie basisch eine Lösung oder ein Stoff ist. Je mehr Hydronium-Ionen in der Lösung oder der Substanz vorhanden sind, desto niedriger ist der pH-Wert.

Die pH-Wert-Skala reicht von einem pH-Wert von 0,0 bis zu einem Wert von 14,0. Bei Raumtemperatur (25°C) weisen neutrale Lösungen (z. B. reines Wasser) einen pH-Wert von 7,0 auf. Saure Lösungen besitzen einen pH-Wert unter 7,0 und basische (oder alkalische) Lösungen einen pH-Wert über 7,0. Sehr starke Säuren, beispielsweise die Salzsäure, liegen im untersten Bereich der Skala. Seifenlösungen dagegen, sind üblicherweise im stark alkalischen Bereich angesiedelt.

Die folgende Auflistung gibt eine Übersicht über die pH-Werte einiger Lösungen und Substanzen:

  • Batteriesäure oder Salzsäure: 0,0
  • Zitronensaft: 1,8-2,4
  • Cola: 2,0-4,0
  • Wein: 3,0-4,0
  • schwarzer Kaffee: 5,0
  • Harn: 5,0-7,0
  • Wasser: 7,0
  • Speichel: 6,0-8,0
  • Milch: 6,2-6,8
  • Blut: 7,4
  • Backpulver: 9,5
  • Seifenlösung: 8,0-10,0
  • Abflussreiniger: 14,0

Das pH-Konzept wurde von S. P. L. Sørensen 1909 definiert. Seit den 1920er Jahren hat man Elektroden für pH-Messungen verwendet. Das erste pH-Messinstrument wurde im Oktober 1934 von A. O. Beckman registriert und patentiert. In den folgenden Jahren konzentrierte sich Beckman auf die Verbesserung dieses Messinstruments. Vertrieben wurden seine pH-Meter über die Arthur H. Thomas Company.

Im ersten Jahr verkaufte er 444 pH-Meter für insgesamt 60 000 Dollar. 1956 stellte Beckman das erste tragbare pH-Meter vor, das allerdings noch keine digitale Anzeige hatte. Das erste tragbare digitale pH-Meter kam 1970 von Jenco Electronics aus Taiwan.

Aufbau und Funktionsweise

Das pH-Meter registriert den Unterschied in den elektrischen Potentialen zwischen der pH-Elektrode und einer Referenz-Elektrode. Das Messgerät konvertiert diesen Wert dann und zeigt ihn als pH-Wert auf dem Display an. Es sind sowohl pH-Meter mit zwei getrennten Elektroden, als auch pH-Meter mit einer kombinierten Elektrode erhältlich.

Die pH-Elektrode besteht meist aus einer Glaselektrode mit einem gewölbten Ende, in dem der Sensor sitzt. Das gläserne Ende oder die gläserne Membran der Elektrode ist selektiv für Wasserstoff-Ionen. Wird es in die zu messende Lösung gehalten, werden positiv geladene Ionen mit Wasserstoff-Ionen ausgetauscht. Es entsteht ein elektrochemisches Potential, dessen Stärke in linearer Beziehung zu dem pH-Wert steht.

Die Referenzelektrode ist insensitiv gegenüber der Wasserstoff-Ionen-Konzentration. Diese Elektrode ist mit dem Display verbunden und besitzt ein metallenes Ende, das von einer Elektrolytlösung umgeben ist (z. B. einer Kaliumchlorid-Lösung). Eine poröse Membran macht den Kontakt mit der umgebenden Test-Lösung möglich. Sobald beide Elektroden in die Lösung eintauchen, schließt sich ein elektrischer Kreislauf und das Voltmeter detektiert die Potentialdifferenz. Die Potentialdifferenz variiert je nach vorhandener H3O+-Ionen-Konzentration in der Lösung. Es können Potentialdifferenzen von +/- 1400 Millivolt gemessen werden.

Heutige pH-Meter erlauben eine schnelle Equilibrierung (Gleichgewichtsherstellung) zwischen der Test-Lösung und den Elektroden, was die Handhabung erleichtert und lange Messzeiten ausschließt. Die übliche Zeit zum Equilibrieren liegt unter einer Sekunde. Sind die Elektroden allerdings gealtert, kann diese Zeit deutlich höher sein. Auch bei Instrumenten für Feldmessungen können die Messzeiten etwas höher liegen.

Wofür wird ein pH-Meter verwendet und welche Messungen können durchgeführt werden?

Den pH-Wert zu messen, kann in vielen Situationen von Nutzen sein. Chemische Labore verwenden zum Beispiel pH-Wert-Analysen, da viele Reaktionen vom richtigen pH-Wert abhängig sind. Auch zahlreiche Lösungen müssen bei der Herstellung auf einen bestimmten pH-Wert eingestellt werden. pH-Indikatoren oder pH-Wert-Teststreifen geben nur einen groben Bereich an, dagegen messen pH-Meter den pH-Wert exakt.

In der Landwirtschaft werden pH-Meter für Bodenmessungen verwendet. pH-Messinstrumente kommen auch zum Einsatz, um die Wasserqualität des Trinkwassers, des Aquariums oder von Schwimmbädern zu überprüfen. In der Wein- oder Bierherstellung spielen pH-Meter ebenso eine Rolle wie in der Lebensmittelanalytik. Im medizinischen Bereich finden die Instrumente Verwendung, um den pH-Wert von Körperflüssigkeiten zu detektieren.

Für wissenschaftliche Messungen im biomedizinischen Bereich sind mittlerweile Miniatur-pH-Meter erhältlich, die den pH-Wert in lebenden Zellen registrieren können. Außerdem gibt es pH-Messinstrumente oder Elektroden, die nicht nur für Flüssigkeiten zugelassen sind, sondern auch für die Anwendung in halbfesten Materialien wie Nahrungsmitteln. Diese pH-Meter verfügen über spezielle Elektroden, die die halbfesten Substanzen durchstechen können, ohne dass sie verstopfen. Außerdem sind sie kompatibel mit den Bestandteilen und Inhaltsstoffen in Lebensmitteln.

Die richtige Anwendung und Instandhaltung

Möchte man den pH-Wert einer Lösung oder einer Substanz messen, sollte das pH-Meter zunächst gesäubert werden. Bei den Messinstrumenten für den Laborgebrauch, wird die Messelektrode mit destilliertem oder deionisiertem Wasser abgespült, um Pufferreste zu entfernen. Bleiben Pufferreste an der Elektrode haften, können sie die Messungen verfälschen und den pH-Wert nach oben oder nach unten hin verändern. Mit speziellen Labortüchern werden dann die Wasserreste an der Elektrode entfernt, damit die zu testende Lösung keine Verdünnung erfährt.

Sind diese Schritte ausgeführt worden, kann die Elektrode in die Test-Lösung eingetaucht werden. Je nach pH-Meter vergehen ein bis mehrere Sekunden, bis sich ein Gleichgewicht zwischen der Lösung und den Elektroden ausgebildet hat. Die Messung ist beendet, wenn der Wert im Display des pH-Meters nicht mehr blinkt oder sich die Ziffern hinter dem Komma nicht mehr verändern. Die meisten pH-Meter geben den pH-Werte mit zwei Stellen hinter dem Komma genau an. Möchte man eine andere Test-Lösung messen, sollte ebenso vorgegangen werden, wie oben beschrieben, das heißt, die Elektrode muss zunächst wieder gesäubert werden.

Die Elektroden von pH-Metern sind Präzisionsinstrumente, die extrem empfindlich gegenüber Kontaminationen und Beschädigungen sind. Befinden sie sich nicht in Verwendung, sollten sie feucht gehalten werden. Meist bedeutet das, dass sie in eine spezielle Lösung eingetaucht und darin gelagert werden. Normalerweise sind solche wässrigen Lösungen, die genau auf die entsprechenden Bedürfnisse der jeweiligen Elektrode abgestimmt sind, beim Hersteller des pH-Meters erhältlich.

In den Herstellerhinweisen finden sich außerdem genaue Hinweise zur Reinigung. Die Reinigungsprozedur kann mehrere Schritte umfassen und ist nötig, wenn die Elektroden zum Beispiel verstopft sind, Proteinreste oder Luftblasen enthalten. Die Reinigungsschritte sollten genau befolgt werden, da sie für das Messinstrument entwickelt wurden.

Kalibrierung

pH-Meter sollten vor jeder Verwendung, jedoch mindestens einmal pro Woche, kalibriert werden. Typischerweise kalibriert man pH-Meter, die für den Laborgebrauch bestimmt sind, morgens bevor der Laborbetrieb beginnt. Bei Messgeräten für den Hausgebrauch sollten die entsprechenden Herstellerangaben befolgt werden.

Die Kalibrierung ist nötig, um reproduzierbare Potentialdifferenzen messen zu können. Kalibriert man nicht, können die pH-Werte dauerhaft verfälscht sein. Die Vorschriften für eine gute Laborpraxis (GLP; „Grundsätze der Guten Laborpraxis“ dienen der Qualitätssicherung in Laboratorien) fordern, die Kalibrierung mit mindestens zwei standardisierten Pufferlösungen durchzuführen.

Diese sollten die pH-Werte-Skala vollständig abdecken. Für tägliche Anwendungen im Labor ist es üblich, eine Lösung mit pH 4,0 und eine Lösung mit pH 10,0 zu verwenden. Präzisere Anwendungen können jedoch weitere Lösungen und eine genauere Kalibrierung erfordern. Viele Hersteller liefern die Kalibrierungssubstanzen gleich mit. Das können einerseits Lösungen sein, andererseits aber auch Pulver, aus denen die Lösungen erst hergestellt werden müssen.

Zunächst kann bei jeder Kalibrierung die Temperatur am pH-Meter eingestellt werden, um möglichst genaue Messungen zu garantieren. Der pH-Wert ist temperaturabhängig und auch die Pufferlösungen können bei Temperaturen, die von der Raumtemperatur abweichen, in ihrem pH-Wert variieren. Normalerweise geben die Hersteller die Temperaturabhängigkeit der Lösungen in der technischen Dokumentation an, so dass der richtige Wert eingelesen werden kann. Nach der Temperatureinstellung beginnt die Kalibrierung.

Die Elektroden werden mit destilliertem Wasser abgespült, mit einem speziellen Tuch getrocknet und in die Pufferlösung getaucht. Das pH-Meter wird auf den entsprechenden Wert eingestellt.

Worauf sollte beim Kauf eines pH-Meters geachtet werden?

pH-Meter sind in vielen verschiedenen Varianten erhältlich. Es gibt einfache, recht günstige, stiftartige pH-Messinstrumente, bis hin zu komplexen und teuren Laborinstrumenten. Bei den Laborinstrumenten handelt es sich um komplexe Computersysteme, die verschiedene Eingaben zulassen und die Variation des pH-Wertes bei unterschiedlichen Temperaturen miteinbeziehen. pH-Meter können batteriebetrieben oder auf eine äußere Stromversorgung angewiesen sein.

Für fast jedes Anwendungsgebiet sind spezielle pH-Messinstrumente entworfen worden. So existieren pH-Meter für den industriellen Gebrauch, aber auch Instrumente für die Messung von Lösungen im Labor oder im Heimbereich.

Tragbare Messgeräte sind sicher die beste Wahl für Feldeinsätze. Tischmessgeräte dagegen, eignen sich perfekt für den Einsatz in chemischen Laboren. Als besonders preiswerte Alternative gibt es pH-Messgeräte im Taschenformat. Welches Messinstrument für Sie das richtige ist, hängt in erster Linie davon ab, wofür es verwendet werden soll. Messgeräte mit austauschbaren Elektroden sind besonders langlebig und können jahrelang gute Dienste leisten.

Zudem ermöglichen sie, durch das Austauchen der Elektroden, die pH-Wert-Messung von Flüssigkeiten sowie von festen Materialien. Egal, welches pH-Meter Sie wählen, um möglichst genaue Messungen durchführen zu können, sollte die Messgenauigkeit bei +/- 0,01 liegen.