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elektrische LeitfähigkeitZoomA-Z

Fachgebiet - Elektrizitätslehre, Elektrochemie

Elektrische Leitung erfolgt durch den Transport elektrisch geladener Teilchen. Der elektrische Strom I beschreibt dabei die Anzahl der transportierten Ladungen pro Zeiteinheit (Stromstärke). In Lösungen und auch in Schmelzen von Salzen wird elektrische Leitung durch Wanderung von Ionen verursacht (Ionenleitung). Im Festkörper wird nur in bestimmten Fällen Ionenleitung und im Allgemeinen Wanderung von Elektronen beobachtet (Elektronenleitung).

Den Kehrwert des elektrischen Widerstandes R bezeichnet man als elektrischen Leitwert) G

G=1R=IU

wobei U die anliegende Spannung ist. Die Einheit des Leitwertes ist das Siemens S und die Einheit des elektrischen Widerstandes ist das Ohm Ω, sodass S=Ω1. Der spezifische elektrische Widerstand ρ ist mit R über die Länge l des Leiters und seine Querschnittsfläche A verknüpft:

R=ρlA

Der Kehrwert des spezifischen elektrischen Widerstandes ρ ist die elektrische Leitfähigkeit1) χ:

χ=1ρ

Die elektrolytische Leitung von Ionen in Lösung wird durch die molare Leitfähigkeit Λ und die Äquivalentleitfähigkeit / Äquivalenzleitfähigkeit Λeq beschrieben:

Λ=χc=χnVΛeq=Λνz=χνzc=χνznVc=Konzentrationn=Molzahlν=stöchiometrischer Faktorz=LadungszahlV=Volumen

z.B. ist νz=21=12=2 beim Natriumsulfat mit ν=2 und z=1 für das Natrium-Kation und ν=1 und z=2 für das Sulfat-Anion.

Empirisch findet man eine direkte Proportionalität zwischen spezifischer Leitfähigkeit und Konzentration nur für den Grenzfall stark verdünnter Lösungen. Daher wird eine Grenzleitfähigkeit für den Fall unendlicher Verdünnung c0 definiert. Bei höheren Elektrolyt-Konzentrationen kommt es durch elektrostatische Wechselwirkungen der Ionen zu Abweichungen, bei schwachen Elektrolyten zudem durch unvollständige Dissoziation. Das Kohlrausch-Gesetz ist eine empirische Beschreibung des Zusammenhangs von Leitfähigkeit und Konzentration.

1)Die früheren Bezeichnungen "elektrische Leitfähigkeit" und "spezifische elektrische Leitfähigkeit" wurden durch die Begriffe "elektrischer Leitwert" und "elektrische Leitfähigkeit" ersetzt.

Lerneinheiten, in denen der Begriff behandelt wird

AtomkristalleLevel 145 min.

ChemieAllgemeine ChemieFeststoffe

Atomkristalle können in drei Strukturtypen unterteilt werden: Raumstruktur, Schichtstruktur und Kettenstruktur. In dieser Lerneinheit wird speziell auf die elektrische Leitfähigkeit der verschiedenen Atomkristallen eingegangen.

Vorlesungsversuche in der Anorganischen ChemieLevel 145 min.

ChemieAnorganische Chemie

Diese Lerneinheit präsentiert eine Reihe interessanter Versuche aus dem Bereich der Anorganischen Chemie und liefert Versuchsdurchführungen sowie Erklärungen der ablaufenden Reaktionen. Anhand von Fotoserien können die wichtigsten Versuchsschritte detailliert nachvollzogen werden. Für alle Versuche ist der gesamte Versuchsablauf durch Videoaufzeichnung dokumentiert.