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Die '''Clark-Elektrode''' ist ein elektrochemischer [[Sensor]] zur Bestimmung des [[Sauerstoff]]-[[Partialdruck]]s in einer [[Lösung (Chemie)|Lösung]] (oder auch in Gasen). Entwickelt wurde sie 1962 von [[Leland Clark]] in [[Yellow Springs]], [[Ohio]].<br />
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== Aufbau ==<br />
Die Clark-Elektrode besteht meist aus einer [[Kathode]] aus [[Platin]] und einer [[Anode]] aus [[Silber]], die über eine [[Elektrolyt]]lösung in elektrischer Verbindung stehen.<ref name="cla1" /><ref name="sev1" /> 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 [[Membran (Trennschicht)|Membran]], ausgeführt meist aus [[Polytetrafluorethylen]] (PTFE), getrennt. Es gibt daneben auch membranfreie Anordnungen, bei denen das Messgut zugleich als Elektrolyt dient.<br />
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Im Fall der üblichen Elektrodenkombination aus Platin und Silber liegt an der Kathode eine von extern aufgebrachte Polarisationsspannung von −0,8&nbsp;[[Volt (Einheit)|V]] gegen die Anode an. Da es ab ca. 1,6&nbsp;V zur [[Elektrolyse]] der verwendeten Elektrolytlösung kommt, muss die Polarisationsspannung unter diesem Schwellwert liegen. Andere Materialkombinationen, wie zum Beispiel diejenigen mit Blei, bedürfen keiner externer Polarisationspannung.<br />
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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 [[Partialdruck]] durch die Membran in die Messkammer und wird dort an der Kathode reduziert. Die Kathode gibt Elektronen an den Sauerstoff ab, wobei [[Hydroxid-Ion]]en (OH<sup>−</sup>) entstehen. An der Anode wird Silber zu Silberionen oxidiert und bei Anwesenheit von Chlorid als in Wasser praktisch unlösliche [[Silberchlorid]]kristalle an die Elektrode angelagert. Die Anlagerungen des oxidierten Anodenmetalls müssen regelmäßig entfernt werden, um die ungehinderte Stromgängigkeit der Messanordnung zu erhalten.<br />
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: 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><br />
: Anode: 4 Ag → 4 Ag<sup>+</sup> + 4e<sup>−</sup> und 4 Ag<sup>+</sup> + 4Cl<sup>−</sup> → 4 AgCl<br />
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Es ergibt sich somit ein elektrischer Strom I, welcher mit einem [[Strommessgerät]], historisch [[Galvanometer]], erfasst wird, der dem Partialdruck p(O<sub>2</sub>) des Sauerstoffs O<sub>2</sub> direkt proportional ist:<br />
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: p(O<sub>2</sub>) ~ I<br />
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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.<br />
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== Anwendungen ==<br />
Verbreitet ist die Anwendung zu meist in Blutgasanalysatoren auf Intensivstationen für beatmete Patienten oder als Klebeelektroden bei der transcutanen (durch die Haut) Messung von [[Blutgas]]en, vor allem bei Neugeborenen.<br />
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Kommerziell werden membranbedeckte Clark-Elektroden als Sauerstoffmessgeräte vertrieben. Sie finden Anwendung in der Gewässerüberwachung, in der [[Aquaristik]] und in [[Bioreaktor]]en. Aber es gibt auch weitere Anwendungen zum Beispiel zur Bestimmung des biochemischen Sauerstoffbedarfs von Abwässern sowie in der Lebensmitteltechnologie.<br />
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== Literatur ==<br />
* Peter Schuler: ''Oxi-Fibel. Einführung in die Gelöstsauerstoff-Meßtechnik.'' WTW, Wissenschaftlich-technische Werkstätten Weilheim 1987.<br />
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== Quellen ==<br />
<references><br />
<ref name="cla1"><br />
Leland C. Clark, Richard Wolf, Donald Granger, Zena Taylor: ''Continuous recording of blood oxygen tensions by polarography.'' In: ''[[Journal of Applied Physiology]].'' Bd. 10. Nr. 6, {{ISSN|8750-7587}}, S. 189–193, PMID 13096460.<br />
</ref><br />
<ref name="sev1"><br />
John W. Severinghaus, Poul B. Astrup: ''History of blood gas analysis. IV. Leland Clark's oxygen electrode.'' In: ''Journal of Clinical Monitoring.'' Bd. 2, Nr. 2, {{ISSN|0748-1977}}, S. 125–139, PMID 3519875, [[doi:10.1007/BF01637680]].<br />
</ref><br />
</references><br />
<br />
[[Kategorie:Elektrode (Elektrochemie)]]<br />
[[Kategorie:Sensor]]</div>imported>Acky69