Exkurs: Die Äquivalentleitfähigkeit

Die Äquivalentleitfähigkeit von Elektrolytlösungen

In einem vorherigen Kapitel wurde die Leitfähigkeit von Elektrolytlösungen betrachtet. Die Leitfähigkeit ist dabei der Kehrwert des spezifischen Widerstandes. Bei der Leitfähigkeitsmessung eines starken Elektrolyten kann man sehen, dass die Leitfähigkeit stark konzentrationsabhängig ist. Daher hat man eine „neue Größe“ definiert, die sogenannte Äquivalentleitfähigkeit.

Die Äquivalentleitfähigkeit ist nichts anderes, als der Quotient der Leitfähigkeit und Äquivalentkonzentration. Die Äquivalentkonzentration wiederum ist das Produkt aus (Ladung Kation), (Stöchiometrischer Faktor) und (Konzentration der Elektrolytlösung), das Produkt aus (Ladung Kation) und (Stöchiometrischer Faktor) wird als elektrochemische Wertigkeit des Elektrolyten bezeichnet.

Beispiel:  NaCl  =>  1 Na+    +   1 Cl-
Ladung Kation:  1
Stöchiometrischer Faktor : 1

Warum betrachtet man sich in der Elektrochemie die Äquivalentleitfähigkeit?

Bei der Leitfähigkeit von starken Elektrolyten hatten wir uns darüber schon Gedanken gemacht. Da starke Elektrolyte (fast) vollständig dissoziieren, sollte ein linearer Zusammenhang zwischen der Leitfähigkeit und Konzentration der Elektrolytlösung beobachtbar sein. Bei Experimenten zeigt sich aber, dass diese Annahme nur für einen kleinen Konzentrationsbereich erfüllt ist.

Warum wir nun die Äquivalentleitfähigkeit betrachten? Diese sollte im Gegensatz zur Leitfähigkeit einen linearen Zusammenhang mit der Konzentration zeigen, die Äquivalentleitfähigkeit sollte konzentrationsunabhängig sein (schließlich ist diese der Quotient aus Leitfähigkeit und Äquivalentkonzentration)

Betrachten wir nun die Abhängigkeit der Äquivalentleitfähigkeit von der Konzentration des Elektrolyten. Führen wird diese Messung durch , fällt uns auf, dass die Äquivalentleitfähigkeit starker Elektrolyte mit zunehmender Konzentration abnimmt. Bei (unendlicher) Verdünnung erreicht die Äquivalentleitfähigkeit einen Grenzwert, der für jeden Elektrolyten charakteristisch ist. Die Abhängigkeit liegt aber ebenfalls wieder nicht in Form eines linearen Zusammenhangs vor.

Dieses Phänomen lässt sich wie auch bei dem Verlauf der Leitfähigkeit durch die sogenannten coulombschen Wechselwirkung zwischen den Ionen in der Elektrolytlösung erklären. Bei hohen Elektrolytlösungen werden die Ionen durch die gegenseitige Anziehung in ihrer Beweglichkeit eingeschränkt. Daher sinkt die Äquivalentleitfähigkeit mit zunehmender Konzentration (aber nicht linear). Weist die Elektrolytlösung eine geringe Konzentration auf, so haben die einzelnen Ionen einen großen Abstand zueinander. Dadurch hat in sehr verdünnten Lösungen die Elektrolytlösung ihre größte Äquivalentleitfähigekeit (keine coulombsche Wechselwirkung zwischen den Ionen, die die Ionenbeweglichkeit -und damit die Leitfähigkeit- einschränken würden).

weitereführende Informationen:
Mit Hilfe der Äquivalentleitfähigkeit lassen sich auch einige Gesetzmäßigkeiten der Elektrochemie herleiten, beispielsweise das sogenannte Kohlrausches Quadratwurzelgesetz => Gesetz der unabhängigen Ionenwanderung.