Redoxpotenzial – was ist das? Definition

Das Redoxpotenzial (Oxidations‑Reduktions‑Potenzial, ORP) ist ein Maß dafür, wie stark eine Flüssigkeit zu oxidierenden oder reduzierenden Reaktionen neigt. Es beeinflusst jede Oxidations‑ oder Reduktionsreaktion und dient zugleich als Indikator für die Wasserqualität.

Redoxreaktionen begegnen uns täglich, häufig ohne dass wir sie bewusst wahrnehmen. Beispiele dafür sind:

• Rostbildung an Eisen
• Patinabildung auf Kupfer
• Anlaufen von Silber

Ein stabiles Redoxpotenzial zeigt an, dass im System konstante Oxidations‑ oder Reduktionsbedingungen vorherrschen. Das Potenzial selbst beschreibt das elektrochemische Potenzial bzw. die Verfügbarkeit von Elektronen, die für alle anorganischen und organischen Reaktionen erforderlich sind.

Redoxpotenzialeinheit

Der Redoxwert wird in Millivolt (mV) angegeben – jeweils relativ zu einer Standard‑Wasserstoffelektrode.

Redoxpotenzialmessgerät

Das Redoxpotenzial wird mit speziellen Redoxelektroden gemessen. In der Regel kommen dafür eine Platinelektrode und eine gesättigte Kalomelelektrode als Referenz zum Einsatz.

Drift der Redoxpotenzialmessungen

Redox-Referenzelektroden neigen zu Drift. Dieser verstärkt sich mit zunehmender Nutzung, was schließlich dazu führt, dass das Gerät ausgetauscht werden muss. Ihre Lebensdauer kann jedoch recht lang sein, wenn sie nicht beschädigt oder durch chemische Stoffe beeinträchtigt werden.

In reinem Wasser driftet das Redoxpotenzial in beide Richtungen, da es auf die Konzentration von gelöstem Sauerstoff, Spuren von Verunreinigungen oder das Vorhandensein von Lösungen reagiert.

Redoxpotenzialmessungen – die häufigsten Fehler

Eine Veränderung des Redoxpotentials kann durch verschiedene Faktoren verursacht werden, darunter auch zahlreiche Fehlerquellen. Die häufigsten werden im Folgenden erläutert.

Referenzelektrodenfehler

Bei Redox‑Elektroden treten keine Steigungsänderungen auf. Falsche Messwerte sind daher meist auf eine verschmutzte bzw. kontaminierte Elektrodenoberfläche zurückzuführen. In solchen Fällen lässt sich das Problem in der Regel einfach beheben, indem die Elektrode gereinigt wird (z. B. mit destilliertem Wasser oder durch vorsichtiges Polieren der Metalloberfläche).

Die Reaktion von Gold‑ und Platinelektroden hängt auch von ihrer vorherigen Verwendung und Vorbehandlung ab. Beim Wechsel von einem oxidierenden zu einem reduzierenden Medium – oder umgekehrt – kann es akzeptabel sein, dass die Elektrode eine längere Einwirkzeit benötigt, um ein stabiles Potenzial zu erreichen.

Es ist nicht möglich, allgemeine Empfehlungen zu geben, da die geeignete Vorbereitung vom jeweiligen Messmedium abhängt. Führen Sie gegebenenfalls eigene Tests durch und nehmen Sie darauf basierend eine passende Vorbehandlung vor.

Kalibrierung – Häufigkeit der Kalibrierung von pH- und Redox-Sensoren

Bei einer Abweichung des Messwerts kann eine Einpunktkalibrierung durchgeführt werden. Dabei wird der Nullpunkt der Elektrode mithilfe einer Pufferlösung neu bestimmt. Die Anpassung an den neuen Nullpunkt erfolgt anschließend automatisch im Messumformer, sobald der Kalibrierprozess gestartet wurde.

Kritische Auswirkungen auf das Referenzsystem

Eine Fehlfunktion des Referenzsystems kann folgende Ursachen haben:

• Feuchtigkeit im Kabel
• beschädigte Kontakte
• nicht entfernte Halbleiterschicht
• Kurzschluss im Stecker
• Verunreinigung des Referenzsystems, beispielsweise durch Sulfide, Cyanide oder Schwermetalle
• blockierte Membran aufgrund von Ablagerungen

Aufbau einer Redox-Messschaltung

Für den Aufbau einer Redox‑Messschaltung werden folgende Komponenten benötigt:

• Tauch- oder Durchflussarmaturen
• Metallelektrode
• Referenzelektrode oder kombinierte Metallelektrode
• abgeschirmtes Messkabel
• Messumformer/Regler (mV-Meter)

Wie lange funktionieren pH‑ und Redox‑Sensoren zuverlässig?

Die pH‑Messelektrode und die Redox‑Elektrode nutzen sich im Laufe der Zeit ab – unter anderem wird ihr Elektrolyt nach und nach verdünnt. Die Lebensdauer einer Elektrode hängt dabei maßgeblich von der Art der Anwendung und der Aggressivität des Messmediums ab. Bei sachgemäßer Lagerung – bei Raumtemperatur, im Elektrolyt und mit Schutzkappe – können pH‑ und Redox‑Elektroden jedoch bis zu einem Jahr zuverlässig funktionieren.

Das Redoxpotenzial von Schwimmbadwasser

Schwimmbadwasser muss speziell aufbereitet werden, wobei die Messung des pH‑ und Redox‑Werts eine zentrale Rolle spielt. Der pH‑Wert ist wichtig für Flockung, Filtration und Desinfektion des Wassers. Ein zu hoher pH‑Wert verringert beispielsweise die desinfizierende Wirkung von Hypochlorit.

Die Redoxspannung gibt Auskunft über die bakterizide Wirkung des Schwimmbadwassers. Idealerweise sollte sie bei etwa 700 mV liegen. Fällt der tatsächliche Wert darunter oder liegt deutlich darüber, sollten entsprechende Maßnahmen zur Anpassung der Chlordosierung ergriffen werden.

Darüber hinaus empfiehlt die DIN 34 408, für die Redoxmessung Durchflussarmaturen zu verwenden, um den störenden Einfluss von Luftsauerstoff zu vermeiden.