GermanWikipedia - /page/entry.mu

Micron Document

<!DOCTYPE html>

<title>Clark-Elektrode</title>

</head>

<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">Clark-Elektrode</span></h1>

</header>

</div>

<p>Die <b>Clark-Elektrode</b> ist ein elektrochemischer <a href="Sensor" title="Sensor">Sensor</a> zur Bestimmung des <a href="Sauerstoff" title="Sauerstoff">Sauerstoff</a>-<a href="Partialdruck" title="Partialdruck">Partialdrucks</a> in einer <a href="L%C3%B6sung_(Chemie)" title="Lösung (Chemie)">Lösung</a> (oder auch in Gasen). Entwickelt wurde sie 1962 von <a href="Leland_Clark" title="Leland Clark">Leland Clark</a> in <a href="Yellow_Springs" title="Yellow Springs">Yellow Springs</a>, <a href="Ohio" title="Ohio">Ohio</a>.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Aufbau">Aufbau</h2></div>

<p>Die Clark-Elektrode besteht meist aus einer <a href="Kathode" title="Kathode">Kathode</a> aus <a href="Platin" title="Platin">Platin</a> und einer <a href="Anode" title="Anode">Anode</a> aus <a href="Silber" title="Silber">Silber</a>, die über eine <a href="Elektrolyt" title="Elektrolyt">Elektrolytlösung</a> in elektrischer Verbindung stehen.<sup id="cite_ref-cla1_1-0" class="reference"><a href="#cite_note-cla1-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-sev1_2-0" class="reference"><a href="#cite_note-sev1-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Neben diesen Materialien sind auch andere Kombinationen von Elektrodenmaterialien möglich, wie Gold gegen Silber oder Gold gegen Blei. Vom Messgut sind diese Metallelektroden in der Regel durch eine sauerstoffdurchlässige <a href="Membran_(Trennschicht)" title="Membran (Trennschicht)">Membran</a>, ausgeführt meist aus <a href="Polytetrafluorethylen" title="Polytetrafluorethylen">Polytetrafluorethylen</a> (PTFE), getrennt. Es gibt daneben auch membranfreie Anordnungen, bei denen das Messgut zugleich als Elektrolyt dient.

</p><p>Im Fall der üblichen Elektrodenkombination aus Platin und Silber liegt an der Kathode eine von extern aufgebrachte Polarisationsspannung von −0,8 <a href="Volt_(Einheit)" class="mw-redirect" title="Volt (Einheit)">V</a> gegen die Anode an. Da es ab ca. 1,6 V zur <a href="Elektrolyse" title="Elektrolyse">Elektrolyse</a> der verwendeten Elektrolytlösung kommt, muss die Polarisationsspannung unter diesem Schwellwert liegen. Andere Materialkombinationen, wie zum Beispiel diejenigen mit Blei, bedürfen keiner externer Polarisationspannung.

</p><p>Taucht man nun die Membran der Messkammer in das Messgut, wie zum Beispiel in Wasser oder eine arterielle Blutprobe, so diffundiert O<sub>2</sub> entsprechend seinem <a href="Partialdruck" title="Partialdruck">Partialdruck</a> durch die Membran in die Messkammer und wird dort an der Kathode reduziert. Die Kathode gibt Elektronen an den Sauerstoff ab, wobei <a href="Hydroxid-Ion" class="mw-redirect" title="Hydroxid-Ion">Hydroxid-Ionen</a> (OH<sup>−</sup>) entstehen. An der Anode wird Silber zu Silberionen oxidiert und bei Anwesenheit von Chlorid als in Wasser praktisch unlösliche <a href="Silberchlorid" title="Silberchlorid">Silberchloridkristalle</a> an die Elektrode angelagert. Die Anlagerungen des oxidierten Anodenmetalls müssen regelmäßig entfernt werden, um die ungehinderte Stromgängigkeit der Messanordnung zu erhalten.

</p>

<dl><dd>Kathode: O<sub>2</sub> + 2 e<sup>−</sup> + 2 H<sub>2</sub>O → H<sub>2</sub>O<sub>2</sub> + 2 OH<sup>−</sup> und H<sub>2</sub>O<sub>2</sub> + 2 e<sup>−</sup> → 2 OH<sup>−</sup></dd>

<dd>Anode: 4 Ag → 4 Ag<sup>+</sup> + 4e<sup>−</sup> und 4 Ag<sup>+</sup> + 4Cl<sup>−</sup> → 4 AgCl</dd></dl>

<p>Es ergibt sich somit ein elektrischer Strom I, welcher mit einem <a href="Strommessger%C3%A4t" title="Strommessgerät">Strommessgerät</a>, historisch <a href="Galvanometer" title="Galvanometer">Galvanometer</a>, erfasst wird, der dem Partialdruck p(O<sub>2</sub>) des Sauerstoffs O<sub>2</sub> direkt proportional ist:

</p>

<p>Bei der weiteren Auswertung dieses resultierenden Messstromes ist zu berücksichtigen, dass sowohl die Diffusionsrate des Sauerstoffs durch die Membran als auch die Sauerstofflöslichkeit im Wasser temperaturabhängig sind.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Anwendungen">Anwendungen</h2></div>

<p>Verbreitet ist die Anwendung zu meist in Blutgasanalysatoren auf Intensivstationen für beatmete Patienten oder als Klebeelektroden bei der transcutanen (durch die Haut) Messung von <a href="Blutgas" class="mw-redirect" title="Blutgas">Blutgasen</a>, vor allem bei Neugeborenen.

</p><p>Kommerziell werden membranbedeckte Clark-Elektroden als Sauerstoffmessgeräte vertrieben. Sie finden Anwendung in der Gewässerüberwachung, in der <a href="Aquaristik" class="mw-redirect" title="Aquaristik">Aquaristik</a> und in <a href="Bioreaktor" title="Bioreaktor">Bioreaktoren</a>. Aber es gibt auch weitere Anwendungen zum Beispiel zur Bestimmung des biochemischen Sauerstoffbedarfs von Abwässern sowie in der Lebensmitteltechnologie.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Literatur">Literatur</h2></div>

<ul><li>Peter Schuler: <i>Oxi-Fibel. Einführung in die Gelöstsauerstoff-Meßtechnik.</i> WTW, Wissenschaftlich-technische Werkstätten Weilheim 1987.</li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Quellen">Quellen</h2></div>

Leland C. Clark, Richard Wolf, Donald Granger, Zena Taylor: <i>Continuous recording of blood oxygen tensions by polarography.</i> In: <i><a href="Journal_of_Applied_Physiology" title="Journal of Applied Physiology">Journal of Applied Physiology</a>.</i> Bd. 10. Nr. 6, <span class="-print"><a href="Internationale_Standardnummer_f%C3%BCr_fortlaufende_Sammelwerke" title="Internationale Standardnummer für fortlaufende Sammelwerke">ISSN</a> <span style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://zdb-katalog.de/list.xhtml?t=iss%3D%228750-7587%22&key=cql">8750-7587</a></span></span>, S. 189–193, <a class="external mw-magiclink-pmid" rel="nofollow" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/13096460?dopt=Abstract">PMID 13096460</a>.</span>

</li>

John W. Severinghaus, Poul B. Astrup: <i>History of blood gas analysis. IV. Leland Clark's oxygen electrode.</i> In: <i>Journal of Clinical Monitoring.</i> Bd. 2, Nr. 2, <span class="-print"><a href="Internationale_Standardnummer_f%C3%BCr_fortlaufende_Sammelwerke" title="Internationale Standardnummer für fortlaufende Sammelwerke">ISSN</a> <span style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://zdb-katalog.de/list.xhtml?t=iss%3D%220748-1977%22&key=cql">0748-1977</a></span></span>, S. 125–139, <a class="external mw-magiclink-pmid" rel="nofollow" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/3519875?dopt=Abstract">PMID 3519875</a>, <a href="https://doi.org/10.1007/BF01637680" class="extiw external" title="doi:10.1007/BF01637680">doi:10.1007/BF01637680</a>.</span>

</li>

</ol></div><div><div class="zim-footer">

Dieser Artikel wurde von <a class="external text" title="Zuletzt bearbeitet am 2025-03-03" href="https://de.wikipedia.org/wiki/?title=Clark-Elektrode&oldid=253847995">Wikipedia</a> herausgegeben. Der Text ist unter <a class="external text" href="https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/deed.de">Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0</a> verfügbar, sofern nicht anders angegeben. Für die Mediendateien können zusätzliche Bedingungen gelten.

</div>

</div></div>

</div>

</main>

</div>

</body></html>