Grundlagen der elektrischen Leitfähigkeit

Ein   charakteristisches   Merkmal   von   Elektrolytlösungen   ist   ihre   Fähigkeit,   den   elektrischen Strom   zu   leiten.   Die   Leitfähigkeit   von   Elektrolytlösungen   wird   durch   die   Wanderung   der   in der Lösung frei beweglichen Ionen verursacht   =    ionische Leitfähigkeit. Die   Bestimmung   der   elektrischen   Leitfähigkeit   dient   daher   der   summarischen   Erfassung   der im Wasser gelösten Ionen. Die Leitfähigkeit ist abhängig - von der Konzentration der Ionen - von deren Ladungszahl - von der Ionenbeweglichkeit (Viskosität der Lösung) - von der Temperatur. Gemessen      wird      der      spezifische      elektrische      Widerstand      ρ      (bezogen      auf      eine Elektrodenfläche   A=1cm²   und   eine   Elektrodenabstand   l   =   1   cm).   Der   reziproke   Wert   ergibt den Messwert der elektrischen Leitfähigkeit γ (früher κ) in Siemens pro cm [S/cm]: ρ = R·A/l   [Ω·cm] γ  = 1/ρ     [S/cm] γ   elektrische Leitfähigkeit [S/cm] R   elektrischer Widerstand [Ω] A   Elektrodenfläche  [cm²] l   Elektrodenabstand [cm] ρ   spezifischer Widerstand des Elektrolyten [Ω·cm] k = l/A    Zellenkonstante Die   Kompensation   der   starken   Temperaturabhängigkeit   der   elektrischen   Leitfähigkeit   kann nur   annähernd   erfolgen,   da   sie   auch   von   der   Lösungszusammensetzung   abhängt   und   nicht linear erfolgt. Moderne   Messgeräte   geben   auf   25   °C   kompensierte   Messwerte   an.   Da   die   Temperatur- kompensation   jedoch   unvollkommen   ist,   sollte   die   Messtemperatur   möglichst   nahe   bei   25   °C liegen!   Arbeitet   ein   Gerät   noch   ohne   Temperaturkompensation   auf   25   °C,   so   muss   eine Umrechnung nach DIN [1] erfolgen.

Durchführung der Leitfähigkeitsmessung

Die   Messung   wird   mit   Eintauchmesszellen   durchgeführt.   Messzelle   und   Probengefäß   sind gründlich     mit     deion.     Wasser     und     möglichst     mit     Probenwasser     vorzuspülen.     Die Messtemperatur muss bestimmt werden. Sie sollte möglichst nahe an 25 °C liegen. Spezifische Vorschriften des Geräteherstellers sind zu beachten. Angabe der Messergebnisse:          z.B.: Messwert  +  Kompensationstemperatur  ,  Messtemperatur   Einheit :  µS/cm oder in der Praxis auch mS/m   z. B.: 460 µS/cm (25 °C) , Messtemperatur  16 °C       bzw. 46 mS/m     Umrechnungsfaktor:    1 mS/m = 10 µS/cm

Anwendung der elektrischen Leitfähigkeit

Die   Messung   der   elektrischen   Leitfähigkeit   dient   zu   einer   ersten   schnellen   Einschätzung eines Wassers bezüglich seines Gehaltes an Ionen. Der   Messwert   kann   sehr   leicht   kontinuierlich   gemessen   werden   und   eignet   sich   daher   sehr gut   für   die   Überwachung   der   Rohwasserbeschaffenheit   bei   der   Trinkwasseraufbereitung   aus Oberflächenwasser. Die Leitfähigkeit von Trinkwässern liegt meist in der Größenordnung  100 - 1000 µS/cm Grenzwert nach Trinkwasser-Verordnung (05/2001):  2500 µS/cm bei 20 °C Bei    genaueren    wasserchemischen    Berechnungen    muss    die    Ionenstärke    I    des    Wassers berücksichtigt     werden.     Näherungsweise     kann     die     Ionenstärke     aus     der     elektrischen Leitfähigkeit bestimmt werden [2]:                             I = γ (25) /62000      [ mol/ L ]                       (γ (25)   in µS/cm)

Praktische Durchführung der LeitfähigkeitsmessungMessung

• Elektrode und Messgefäß (Becherglas) mit der Probe mehrmals spülen. • Elektrode in Messlösung tauchen (darauf achten, dass sich keine Luftblase zwischen den Elektrodenplatten befindet) • Gerät einschalten auf die angezeigte Einheit (µS/cm oder mS/m) achten! • Messwert notieren • Gerät auf Temperaturmessung einstellen • Messwert notieren • Gerät ausschalten • Elektrode und Messgefäß reinigen und mit dest. Wasser nachspülen [1] DIN  EN 27888: Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit, entspricht ISO 7888 [2] DIN  38404 Teil 10 : Calcitsättigung eines Wassers