Leitfähigkeitsmessungen - Physikalisches Projektpraktikum

3.3 Durchführung der Messung
3.3.1 mit Wasser
Leitfähigkeitsmessungen
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Wir teilten einige Messungen in zwei Reihen mit verschiedenen Füllhöhen auf, um die
erwartete Abhängigkeit des spezifischen Widerstandes von der vom Feld durchsetzten Fläche
prüfen zu können. Die Abhängigkeit der Leitfähigkeit von der angelegten Spannung maßen
wir durch die Einstellung mehrerer Spannungswerte ( i.d.R. 5 V,10 V und 20 V ). Um die
Abhänigkeit von der Molarität der Lösung zu erhalten bestanden die Messreihen in der Regel
aus mehreren Messungen mit jeweils verschiedenen Konzentrationen der gelösten Substanz.
Mit Salz stellten wir als erstes eine einmolare Lösung her und halbierten die Konzentration im
Verlauf der Messreihe mehrmals. Zuckerlösungen stellten wir nach den Erfahrungen mit
Methanol (siehe unten) in zehn- bis fünfzigfach geringerer Konzentration her. Wir stellten
beim anlegen höherer Spannung ( 20 V ) bei Kochsalzlösungen den Ausfall einer hellblauen
Substanz in unmittelbarer Nähe einer der beiden Elektroden fest, wobei es sich
wahrscheinlich um Kupferoxid handelte. Als wir Natriumbicarbonatlösungen vermaßen, fiel
eine schwarze Substanz an einer der Elektroden aus und lagerte sich auch an ihr an, dies sollte
Kohlenstoff gewesen sein. Diese elektrochemischen Reaktionen führten bei Messungen mit
wässrigen Salzlösungen nach und nach zur Bildung mehrerer Oxidschichten, welche den
Widerstand der Anordnung geringfügig erhöhten. Mit Wechsel- statt Gleichspannung hätten
wir diese störenden Oxidationen vermeiden können, allerdings wäre dann die Beobachtung
der Abhängigkeit des spezifischen Widerstandes von der Spannung nicht mehr möglich
gewesen. Da die Widerstandsänderung durch die Oxidschichten nicht groß war, entschieden
wir uns deshalb, die Messungen weiter mit Gleichspannung durchzuführen.
3.3.2 mit organischen Lösungsmitteln
Wir hatten ursprünglich vor, diese Messungen ganz Analog zu den vorhergegangenen
Messungen mit Wasser und Salz durchzuführen; dementsprechend setzten wir beim ersten
Messversuch die gleiche Salzkonzentration an, wie schon zuvor bei den Messungen mit
Wasser als Lösungsmittel. Salz löst sich in Methanol aber viel schlechter als in Wasser,
sodass wir Lösungen mit geringeren Salzkonzentrationen herstellen mussten. Dadurch ging
uns leider der direkte Vergleich verloren und es blieb uns nur der Vergleich der funktionalen
Zusammenhänge der Proportionalitäten bei den verschiedenen Messungen .
Bei der Zubereitung der ersten Messlösung mit Zucker ließen wir unbeachtet, dass ein Mol
Zucker deutlich mehr Substanz ist als ein Mol Salz. Wir gaben zwar die gleiche Anzahl an
Teilchen in Lösung, was für den direkten Vergleich durchaus nützlich gewesen wäre, da sich
Zucker jedoch in organischen Lösungsmitteln nicht annähernd so gut löst wie in Wasser ( und
noch deutlich schlechter als Salz ) stellten wir auch hier schnell fest, dass wir auf eine
wesentlich geringere Stoffkonzentration ausweichen mussten. So vermaßen wir schließlich
Lösungen mit zehn- bis hundertmal geringerer Molarität. Doch auch diese sehr kleinen
Mengen Zucker vermochte das Methanol ( welches wir als ersten Vertreter der Alkan(ol)e
vermaßen ) allem Anschein nach nicht zu lösen. Die Zuckerkristalle setzten sich ( scheinbar )
unverändert am Boden unseres Messgefäßes ab, egal welche Menge wir hinzugaben. Wir
verzichteten deshalb auf das Ansetzen und die Messung weiterer Konzentrationen.