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Praktikumsversuch Elektrische Leitfähigkeit

Elektrische Leitfähigkeit von Elektrolytlösungen - Geräte

Leitfähigkeitsmessung

Mithilfe der Wheatstone'schen Brückenschaltung, einer hochfrequenten Wechselstrombrücke, ist es möglich den Widerstand (Leitwert) eines Leiters, z.B. einer Elektrolytlösung zu messen. Die Lösung wird in ein Gefäß, die sogenannte Leitfähigkeitszelle, gegeben, in der zwei Platinelektroden befestigt sind. Anschließend wird die Zelle in die Brücke geschaltet und der Gesamtwiderstand bzw. der Gesamtleitwert der Zelle durch Abgleichen mit der Brücke bestimmt.

Abb.1
Ersatzschaltbild

Ersatzschaltbild einer elektrochemischen Zelle

Der Widerstand der elektrochemischen Zelle wird zum einen durch zwei den Phasengrenzen (Elektrode/Elektrolyt) zuzuordnenden nicht linearen (d.h. nicht Ohm'schen) Widerständen bestimmt, welche mit dem Elektrolytwiderstand in Reihe liegen. Beim Anlegen einer Spannung an die Elektroden der Zelle kommt es zum anderen zur Ausbildung von elektrolytischen Doppelschichten (Kondensatoren C ) an der Phasengrenze Elektrode/Elektrolyt.

Bedienungselemente und Bedienung des Messgerätes

Eine ausführliche Beschreibung des zu verwendenden Gerätes sollte am Versuchsplatz ausliegen.

Literaturdaten

Tab.1
Literaturdaten zu den verwendeten wässrigen Lösungen
Salzsäure (HCl)Schwefelsäure (H2SO4)Kaliumchlorid (KCl)
M = 36,4609 g mol-1 M = 98,0794 g mol-1 M = 74,551 g mol-1
κ = 4,12103 Ω-1 cm-1  ( 0,01 mol L-1 ) κ = 3,36103 Ω-1 cm-1  ( 0,005 mol L-1 ) κ = 1,413103 Ω-1 cm-1  ( 0,01 mol L-1 )

Messung von Überführungszahlen

Abb.2
Hittorf'sche Überführungszelle

Anodenraum und Kathodenraum sind durch Fritten vom Mittelraum abgetrennt, damit keine Durchmischung der angrenzenden Lösungen stattfinden kann. In den Anodenraum taucht eine Platinelektrode, die von einem Mantelrohr umgeben ist. An den Elektroden entstehende Gase entweichen durch die Mantelrohre.

In (Abb. 2) ist der Aufbau der Messzelle, in der elektrolysiert wird, schematisch dargestellt.

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