zum Directory-modus

Elektrolytische Leitfähigkeit

Elektrische Leitfähigkeit

Der Widerstand R eines Leiters ist

  • proportional zur Leiterlänge l
  • und umgekehrt proportional zur Querschnittsfläche A .
Abb.1
Ein elektrischer Leiter.

Es gilt:

R = ρ l A

Der Proportionalitätsfaktor ρ ist ein Materialparameter und wird als spezifischer Widerstand bezeichnet. Sein Kehrwert ist die spezifische Leitfähigkeit κ und hat die Einheit 1 Ω-1 m-1 = 1 S m-1 (Siemens pro Meter). Praktisch einsetzbare Messzellen haben meist keine einfache Geometrie, daher muss der Geometriefaktor l A für jede Zelle experimentell bestimmt werden - ansonsten ist er für die Chemie uninteressant. Dazu wird die Zellkonstante C definiert:

C = κ R

Die Zelle wird mit einer Lösung bekannter Leitfähigkeit κ kalibriert, indem der Widerstand R dieser Anordnung gemessen wird. Bei der eigentlichen Messung müssen dann der Elektrodenabstand und die Füllhöhe in der Zelle gleich sein.

Abb.2
Lösungen mit hoher Leitfähigkeit
Abb.3
bei geringer Leitfähigkeit

Die Messung des Widerstands einer Zelle ergibt:

  1. R = 163,3 Ω für eine 0,02M KCl-Lösung bei 25°C Die spezifische Leitfähigkeit ist bekannt und beträgt κ = 2,768 10 -3 Ω-1 m-1
  2. R = 78,5 Ω für eine 0,05M AgNO3-Losung bei gleicher Temperatur und Füllhöhe

Lösung: Aus Punkt 1 folgt C = 0,452 cm-1 . Mit Punkt 2 ergibt sich κ = C R = 5,76 10 -3 Ω-1 m-1 .

Für chemische Anwendungen ist es wichtig, die Leitfähigkeit verschiedener Salzlösungen zu vergleichen. Die Beispiele Silbernitrat und Kaliumchlorid zeigen, dass für κ unterschiedliche Werte gelten.

Grund: Da der elektrische Strom I als transportierte Ladung Q pro Zeit t definiert ist, hängt die spezifische Leitfähigkeit einer Lösung davon ab, wie viel Ladung wie schnell bewegt wird. Dieser Prozess ist abhängig von:

  1. der Zahl der Ladungsträger (als Konzentration in molL-1 )
  2. der Ladung pro Ion (Ladungszahl z )
  3. der Wanderungsgeschwindigkeit der Ionen in der Flüssigkeit (je schneller, umso größer die Leitfähigkeit)
<Seite 1 von 7