Leitfähigkeitsmessung

Was bei der Leitfähigkeitsmessung zu beachten ist

26.04.2010 | Autor / Redakteur: Martin Heule* / Marc Platthaus

Abb. 1: Leitfähigkeitsmesszellen mit fünf Ringen (rechts) weisen im Vergleich zu solchen mit vier Ringen (links) besser gekapselte elektrische Felder auf.

Die Leitfähigkeitsmessung ist eine Standardmessmethode im analytischen Labor. Die Komplexität dieser vermeintlich simplen Messmethode wird allerdings immer wieder unterschätzt. Lesen Sie, worauf es in der Leitfähigkeitsmessung grundsätzlich ankommt und wozu die neuen Leitfähigkeitsmesszellen von Metrohm mit fünf Ringen ausgestattet sind.

Die elektrische Leitfähigkeit einer Lösung ist eine universelle physikalische Größe. Sie gibt die Fähigkeit eines Stoffes an, elektrischen Strom zu leiten. Alle in der Probe gelösten Ionen tragen zur Leitfähigkeit bei, es handelt sich also um einen Summenparameter. Die Leitfähigkeit eignet sich optimal, um Wasser in verschiedensten Anwendungen zu charakterisieren. Bei Anwendungen mit Reinstwasser, wie in der pharmazeutischen oder in der Halbleiterindustrie, ist die Leitfähigkeit sogar der wichtigste Parameter, um die Reinheit des Wassers zu prüfen. Leitfähigkeitsmessungen werden darüber hinaus zur Reinheitsprüfung von nichtwässrigen Proben wie Treibstoffen eingesetzt, da sich kleine Spuren von Verunreinigungen oftmals in einem sehr starken Anstieg der Leitfähigkeit bemerkbar machen.

Leitfähigkeitsmessung in der Praxis

Um die Leitfähigkeit einer Lösung zu bestimmen, wird der elektrische Widerstand der Lösung gemessen. Mit guter Elektronik scheint dies weiter kein Problem zu sein. Allerdings zeigt sich in der Praxis immer wieder, dass dennoch Schwierigkeiten auftreten können. Insbesondere stellen grundsätzliche Eigenschaften der Leitfähigkeit eine Herausforderung dar, aber auch auf der messtechnischen Seite gibt es einiges zu beachten.

Temperatur und Probe

Elektrolytische Leitfähigkeiten sind sehr temperaturabhängig. Bei einfachen Elektrolytzusammensetzungen sind die Abhängigkeiten gut bekannt. So weicht die Leitfähigkeit einer Kaliumchloridlösung pro Grad Celsius Temperaturänderung um etwa zwei Prozent ab. Dies ist weit mehr, als beispielsweise der Temperatureinfluss bei der pH-Messung. Um vergleichbare Ergebnisse zu erzielen, muss also die Temperatur während der Messung immer mitbestimmt und der Messwert für die Leitfähigkeit auf eine Referenztemperatur umgerechnet werden. Dazu muss die Temperaturabhängigkeit der Probenlösung bekannt sein oder durch eigene Messungen bestimmt werden. Die besten Ergebnisse werden erzielt, wenn die Messlösung mit Hilfe eines Thermostaten auf der Referenztemperatur konstant gehalten wird. Als Referenztemperatur hat sich im Bereich der Leitfähigkeitsmessungen in den meisten Anwendungen 25 °C durchgesetzt. Um die Temperatur der Messlösung dokumentieren zu können, sind alle Metrohm-Leitfähigkeitsmesszellen mit einem Temperaturfühler ausgestattet. Neben der Temperatur sind die Abhängigkeiten von der Zusammensetzung der Lösung von Bedeutung. Bei Kaliumchloridlösungen weicht die Leitfähigkeit um ca. ein Prozent ab, wenn sich die Salzkonzentration um ein Prozent ändert. Der Konzentrationseinfluss ist also keineswegs vernachlässigbar.

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