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Messung der elektrolytischen Leitfähigkeit

Birgit Pühringer

Elektrolyte sind Stoffe, die in einem Lösungsmittel wie Wasser zu freien Ionen zerfallen. Legt man ein elektrisches Feld an, wandern diese und Strom fließt. Durch Messung von Strom und Spannung kann man mit den geometrischen Abmessungen der Messzelle die spezifische Leitfähigkeit k, das ist der Leitwert eines würfelförmigen Volumens der Lösung mit der Seitenlänge von 1 m, bestimmen. An der Grenze zwischen Elektrode und Flüssigkeit bildet sich die sogenannte elektrolytische Doppelschicht aus. Wassermoleküle und Ionen lagern sich an die Elektrode an.
Um den Einfluss der nichtlinearen Durchtrittswiderstände an den Phasengrenzen zu vermeiden, wird mit Wechselspannung gemessen, da hier die Doppelschichtkapazität wirkt.
In dieser Bachelorarbeit wird außerdem das Verhalten der Leitfähigkeit bei verschiedenen Temperaturen und über einen großen Frequenzbereich untersucht. Als Ergebnis kommt heraus, dass bei niedrigen Frequenzen die gemessene Admittanz kapazitiv wirkt, was den Einfluss der Doppelschichtkapazität widerspiegelt. Bei höheren Frequenzen beträgt die Phasendrehung für einen großen Frequenzbereich 0° und der Betrag ist auch unabhängig von der Frequenz, da die Doppelschichtkapazität für höhere Frequenzen aufgrund ihrer Größe als Kurzschluss wirkt. Außerdem steigt die Leitfähigkeit bei Erhöhung der Temperatur an.
Anwendungen der Leitfähigkeitsmessung sind etwa die Überprüfung der Reinheit von Wasser oder die Bestimmung der Konzentration von Ionen in einer bekannten Elektrolytlösung.

Abbildung 1: Im Bild ist der Messaufbau zur Bestimmung der spezifischen Leitfähigkeit schematisch dargestellt.

Abbildung 1: Im Bild ist der Messaufbau zur Bestimmung der spezifischen Leitfähigkeit schematisch dargestellt.

Keywords: elektrolytische Leitfähigkeit, Leitfähigkeitsmessung, elektrolytische Doppelschicht

01. August 2011