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Elektrolytische Leitfähigkeit

Äquivalentleitfähigkeit

Um Lösungen verschiedener Art und Zahl von Ionen vergleichen zu können, wird die Äquivalentleitfähigkeit Λ definiert:

Λ = κ cKation z κ : spezifische Leitfähigkeit cKation : Stoffmenge der Kationen pro Volumenanteil z : Ladungszahl der Kationen

Die molare Leitfähigkeit der Ionen Λ ± ist zur Ionenbeweglichkeit proportional ( F: Faraday-Konstante):

Λ ± = z ± u ± F

Berechnungshinweise

  • In der Definition für Λ tritt nur die Kationenkonzentration und -ladung auf. Da die Lösung nach außen elektrisch neutral ist, gilt: c + z + = c z
Beispiel

Na2SO4 2Na++ SO42

Sei c0 die Einwaagekonzentration an Natriumsulfat, dann gilt:

c+ z + = 2 c0 1 = 2 c0 und c- z - = c0 2 = 2 c0
  • Es gilt: Stoffmenge der Kationen pro cm3 ≙ Molarität c+ 1000
  • Die Produkte c+ z + bzw. c- z - geben die Äquivalentkonzentration des gelösten Stoffes an.
Tab.1
Vergleich von Molmassen und Äquivalentmassen für verschiedene Stoffe
Molmasse [ gmol-1 ]Äquivalentmasse [ gmol-1 ]
KCl 74,55 74,55
Na2SO4 142,04 71,02
Al(OH)3 78,00 26,00

Damit lautet die Umrechnungsformel für die Äquivalentleitfähigkeit:

Λ = 1000 κ c+ z + Λ : Äquivalentleitfähigkeit [in S cm2 mol-1 ] κ : spezifische Leitfähigkeit [in Scm-1 ] z : Ladungszahl der Kationen [in molL-1 ]

Ein Vergleich der Zahlenwerte für die beiden 1:1-Elektrolyte Silbernitrat und Kaliumnitrat ergibt bei 25°C folgendes Bild:

Λ KCl = 1000 2,768 10 -3 Scm-1 0,02 molL-1 = 138,4 S cm2 mol-1
Λ Ag NO 3 = 1000 5,76 10 3 S cm-1 0,05 molL-1 = 115,2 S cm2 mol-1

Fazit

Die Werte der Äquivalentleitfähigkeiten liegen näher zusammen als die der spezifischen Leitfähigkeit, sie sind aber nicht gleich.

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