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Anwendungen der elektrolytischen Leitfähigkeit

Praktische Anwendungen

Die Übertragbarkeit der Einzelionenleitfähigkeiten von Lösung zu Lösung lässt sich auf mehrere Arten praktisch anwenden.

Schwache Elektrolyte

Die Grenzleitfähigkeit ist bei schwachen Elektrolyten nur schwer zu bestimmen, da die Äquivalentleitfähigkeit mit sinkender Konzentration sehr steil ansteigt. Der Achsenabschnitt ist daher sehr unsicher. Man wählt einen Ausweg über starke Elektrolyten:

λ ( C H 3 C O 2 H ) = λ ( HCl ) + λ ( C H 3 C O 2 N a ) - λ ( NaCl ) = ( 426,16 + 91,0 - 126,45 ) S cm2 mol-1 = 390,71 S cm2 mol-1 = λ+ ( H ) + λ- ( Cl ) + λ+ ( Na ) + λ- ( C H 3 C O 2 ) - λ+ ( Na ) - λ- ( Cl ) = λ+ ( H ) + λ- ( C H 3 C O 2 )

Die dritte Zeile zeigt die Zerlegung nach den Einzelleitfähigkeiten der einzelnen Ionensorten. Die Terme für Na+ und Cl heben sich heraus und es verbleibt in der vierten Zeile nur noch die molare Grenzleitfähigkeit von Essigsäure.

Schwerlösliche Salze

Schwerlösliche Salze sind meist vollständig dissoziiert. Wegen der geringen Löslichkeit liegen jedoch nur sehr wenige Ionen in Lösung vor, daher ist die Leitfähigkeit gering. Verunreinigungen durch Fremdionen führen daher zu schwer vermeidbaren großen Messfehlern. Die Grenzleitfähigkeit von Silberchlorid bestimmt man daher aus den Einzelleitfähigkeiten der Ag-Kationen (aus einer Messung von Silbernitrat) und der Chloridanionen (aus Natriumchlorid):

λ ( AgCl ) = λ+ ( Ag ) + λ- ( Cl ) = ( 61,9 + 76,3 ) S cm2 mol-1 = 138,2 S cm2 mol-1

Anwesenheit mehrerer Ionen

Die Äquivalentleitfähigkeit einer Lösung ist die Summe der Einzelleitfähigkeiten aller Ionen, die in der Lösung anwesend sind. Das ist bei Leitfähigkeitsmessungen zu beachten, da das verwendete Wasser in der Regel noch eine beträchtliche Eigenleitfähigkeit aufweist. Zur Verminderung der Eigenleitfähigkeit wird Wasser daher mehrfach destilliert, bevor es für Leitfähigkeitsmessungen verwendet wird. Kohlrausch setzte für seine Versuche zur Bestimmung der H+- und OH -Ionen in Wasser 48-mal destilliertes Wasser ein. Die Destillation und das Auffangen des Kondenswassers geschehen mit Quarzgefäßen, da normales Glas Alkali- und Erdalkalimetalle enthält, die in geringem Maß vom Wasser herausgelöst werden. Bei längerem Stehen an Luft und bei häufiger Entnahme des destillierten Wassers an Luft nimmt das Wasser Kohlendioxid aus der Luft auf, es entsteht Kohlensäure, die in Hydroxonium- H3O+ und Hydrogencarbonationen HCO3 dissoziiert und somit die Eigenleitfähigkeit erhöht.

Konduktometrische Titration

Die Leitfähigkeit einer Lösung lässt sich als Indikator bei der Titration benutzen: Je nach Typ des titrierten Säure-/Basepaars erhält man charakteristische Verläufe der Leitfähigkeit als Funktion des Titrationsfortschritts (z.B. Basenzugabe). Gemeinsam ist der eindeutig erkennbare Knick am Äquivalenzpunkt.

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