Leitfähigkeitsmessungen - Physikalisches Projektpraktikum

2.2.1.1 Wasser
Leitfähigkeitsmessungen
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Reines Wasser besteht nicht ausschließlich aus H2O-Molekülen, sondern es herrscht
zusätzlich ein Reaktionsgleichgewicht zwischen Hydroxidionen und Oxoniumionen. Die
Konzentration dieser Ionen beträgt unter Normalbedingungen ( 25° C, 1.013 bar ) 10 -7
Mol/Liter. Damit kann Wasser annähernd als Isolator gelten. Vergleichsweise besitzt das
gleiche Volumen Kupfer 10 14 mal soviele Ladungsträger. In gewöhnlichem Leitungswasser
sind zusätzlich viele Fremdionen (dissoziierte Salze) vorhanden, die aus der Wechselwirkung
des Wassers mit der Umwelt stammen. Diese heben die theoretisch gegen null gehende
spezifische Leitfähigkeit destillierten Wassers auf 30 - 2000 µS/cm an. Wir verwendeten
destilliertes Wasser, was sich mit den Messwerten deckt.
2.2.1.2 Salz in Wasser
Kochsalz löst sich in Wasser, da seine Komponenten nur durch die elektrische
Wechselwirkung zusammengehalten werden (Ionenbindung); sie werden von den polaren
Wassermolekülen umgeben und voneinander abgeschirmt. Dadurch stehen sie in Wasser als
„freibewegliche“ Ladungsträger zur Verfügung. Die Beachtung der Aktivität der Salzionen in
der Lösung vernachlässigten wir, da die Konzentration der Ionen zu klein war, um bei unserer
Messung wahrnehmbar untereinander wechselzuwirken. Durch den Wegfall des
Aktivitätskoeffizienten sollte ein linearer Zusammenhang zwischen Leitfähigkeit und
Ionenkonzentration bestehen.
2.2.1.3 Zucker in Wasser
Wir verwendeten für unsere Messreihen Haushaltszucker. Saccharose besteht aus einem
Glucose-Fructose Doppelring, welcher sich in Wassser in zwei einzelne Ringe aufspaltet.
Diese Ringe besitzen zwar an manchen Enden Partialladungen, aber als Ladungsträger sind
sie nicht geeignet, da das Molekül insgesamt elektrisch neutral ist. Sie bilden in Lösung weder
positive noch negative Ionen und sind Aufgrund ihrer Größe und ihres Molekülgewichtes
schlecht beweglich. Auf der Suche nach einer genauen chemischen Erklärung des Verhaltens
des in Wasser gelösten Zuckers im elektrischen Feld fanden wir zwar viel Recherchematerial
vor, ließen eine weitere Betrachtung aus Zeitgründen und mangels Notwendigkeit aber fort.