Elektrische Leitfähigkeit von Lösungen messen: Methoden & Elektrolyte

Ionenverbindungen leiten Elektrizität, wenn sie in Wasser gelöst sind. Wenn ein elektrischer Strom angelegt wird, trennen sie sich in positiv und negativ geladene Ionen. Diese Verbindungen werden Elektrolyte genannt und bestehen aus Säuren, Basen und Salzen. Jeder Elektrolyt hat ein unterschiedliches Leitfähigkeitsniveau, das gemessen werden kann. Die Leitfähigkeit ionischer Lösungen wird getestet, indem die Menge der in der Lösung vorhandenen Ionen gemessen wird.

Elektrolyte

• Elektrolyte werden als stark oder schwach eingestuft. Starke Elektrolyte sind ionische Verbindungen, die sich in Wasser vollständig dissoziieren. Beispielsweise trennt sich in einer Salzsäurelösung der Wasserstoff vollständig vom Chlorid, und die Lösung hat eine hohe Ionenkonzentration. Somit leiten starke Elektrolyte mehr Elektrizität, da Ionen die elektrische Ladung transportieren. Bei schwachen Elektrolyten dissoziieren Ionen nur teilweise, daher haben sie eine geringere elektrische Leitfähigkeit, da weniger Ionen in der Lösung vorhanden sind.

Schaltung

• Eine elektrische Schaltung ist die unkomplizierteste Methode zur Prüfung der Leitfähigkeit. Der Aufbau umfasst zwei Metallstäbe oder Elektroden, die weit genug voneinander entfernt in eine Lösung platziert werden, um sich nicht zu berühren. Eine Batterie ist mit den Elektroden verbunden, um Strom zu liefern, und ein Voltmeter zur Spannungsmessung. Positive Ionen wandern zur negativen Elektrode oder Kathode, während negative Ionen zur Anode wandern, die die positive Elektrode ist. Voltmeterablesungen liefern Informationen über die Leitfähigkeit der Lösung.

Schaltungsspezifikationen

• Die elektrische Leitfähigkeit wird durch das allgemeine Schaltungsdesign beeinflusst. Eisenstäbe werden häufig als Elektroden verwendet, da sie gute elektrische Leiter sind, obwohl bessere Leiter verfügbar sind, wie Aluminium und Silber. Die Größe und der Abstand zwischen den Elektroden sind wichtig, da die Leitfähigkeit mit zunehmender Größe und geringerem Abstand zunimmt. Das Voltmeter muss auch korrekt angeschlossen sein, wobei der positive Batteriepol an die rote Sonde und der negative Pol an die schwarze Sonde angeschlossen ist.

Leitfähigkeitstitrationen

• Titrationen beinhalten das Mischen zweier Lösungen bis zum Punkt der vollständigen Reaktion, normalerweise durch eine Farbänderung dargestellt. Diese Methode wird häufig verwendet, um die Leitfähigkeit des Titrationsendprodukts zu bestimmen. Ein klassisches Beispiel ist eine Säure-Basen-Titration, die eine Salzlösung und Wasser erzeugt. Die elektrische Leitfähigkeit wird getestet, indem die Ionenkonzentration der Salzlösung mit einem standardisierten Leitfähigkeitsmesser gemessen wird. Die Leitfähigkeit wird in Dezisiemens pro Meter gemessen.