Geleidbaarheid in het algemeen
De elektrische geleidbaarheid, als constante fysische grootheid, geeft aan in hoeverre stoffen of mengsels van stoffen elektriciteit kunnen geleiden. De waarde verschilt per stoffenmengsel en per stof.
De geleidbaarheid is een fysische constante, wat betekent dat een bepaalde stof of een bepaald mengsel van stoffen elektrische stroom altijd even goed geleidt.
In termen van berekeningen is geleidbaarheid belangrijk voor het bepalen van de stroomdichtheid in verband met elektrische veldsterkte. De specifieke elektrische weerstand van een stof of mengsel van stoffen is precies het omgekeerde van de elektrische geleidbaarheid.
Het symbool voor elektrische geleidbaarheid op technisch, fysisch en chemisch gebied kan verschillen. Geleidbaarheid, of precies geleidbaarheid genoemd, kan worden aangeduid met de Griekse letters sigma, kappa of gamma.
Eenheden voor elektrische geleidbaarheid
De SI-eenheid S / m (Siemens per meter) wordt gebruikt om de geleidbaarheid te specificeren. Als de geleidbaarheid erg laag is, wordt de geleidbaarheid in de technische ruimte vaak gegeven in µS / cm.
Orde van grootte van elektrische geleidbaarheden
De beste elektrische geleiders zijn metalen. Zilver heeft als beste geleider een geleidbaarheid van 61.380.000 S / m, roestvrij staal ongeveer een zestigste daarvan.
Als vloeistof is water een veel slechtere geleider. Zeewater heeft een geleidbaarheid van ongeveer 5 S / m, ultrapuur water heeft een geleidbaarheid van 0,0000005 S / m.
Elektrische geleidbaarheid in vloeistoffen
De geleidbaarheid is afhankelijk van het aantal vrij beschikbare, mobiele laaddragers in de vloeistof. Dit zijn ionen, zouten en individuele, opgeloste stoffen die geladen deeltjes vertegenwoordigen.
Het grote verschil in de geleidbaarheid van zeewater ten opzichte van ultrapuur water is uitsluitend te verklaren door het zoutgehalte. Osmosewater daarentegen is een extreem slechte geleider, net als gedemineraliseerd water.
Als ongeveer 4% zout wordt toegevoegd aan ultrapuur water of volledig gedemineraliseerd water, neemt de geleidbaarheid toe met een factor duizend.
Afhankelijk van het type lastdrager
Bij vloeistoffen speelt echter niet alleen het aantal vrij bewegende ionen een rol, maar ook de hoeveelheid lading die ze dragen.
De hoeveelheid lading van magnesium is bijvoorbeeld 2+, terwijl het slechts 1+ is voor calciumionen. Dit is te herkennen aan de spelling van de ionen: Ca + en Mg2 +.
Daarnaast heeft ook de snelheid van de afzonderlijke ionentypes in de veldrichting invloed, maar deze component is in deze analyse verwaarloosbaar.
De conclusie is dat de geleidbaarheid van water niet alleen afhangt van de hoeveelheid ionen die erin zijn opgelost, maar ook van het soort ionen dat erin is opgelost. Dus niet al het water geleidt even goed. Het hangt af van de specifieke minerale samenstelling.
Technisch gebruik voor het bepalen van zuiverheid
In het geval van gedestilleerd water en gedemineraliseerd water kan de elektrische geleidbaarheid direct worden gebruikt als maat voor zuiverheid.
In dit geval moet zuiverheid alleen worden begrepen als de afwezigheid van geladen ionen en deeltjes in het water. Ongeladen deeltjes worden tijdens de meting niet geregistreerd en hebben geen invloed op het meetresultaat.
Hoe lager de elektrische geleidbaarheid van het water, hoe minder ionen er zijn en hoe zuiverder het water is.
Het algemene gehalte aan ionen en opgeloste zouten kan ook goed worden geschat aan de hand van de geleidbaarheid van elk water. Geleidbaarheidsmeting wordt echter zelden gebruikt als methode voor het bepalen van specifieke waarden in normaal water.
Afhankelijkheid van geleidbaarheid op temperatuur
Alle gassen, oplossingen en elektrolyten zijn in hoge mate temperatuurafhankelijk in hun geleidbaarheid. Dit geldt ook voor water met daarin opgeloste ionen. Het aantal vrij bewegende ionen en de mobiliteit van de ladingsdragers nemen aanzienlijk toe met toenemende temperatuur. Dit betekent dat de geleidbaarheid ook significant toeneemt bij toenemende temperatuur.
Onnauwkeurigheid bij hogere concentraties
De zogenaamde interionische interacties leiden ertoe dat bij hogere concentraties van individuele of alle ionen de relatie tussen geleidbaarheid en ionen of de hoeveelheid lading steeds onnauwkeuriger wordt.
Hoe meer ionen er in een vloeistof - of in water - zitten, hoe meer ze elkaar remmen. De vrije mobiliteit van ionen in de vloeistof neemt af.
Meting van geleidbaarheid
De geleidbaarheid kan worden bepaald met een speciaal ontworpen meetinstrument. Als alternatief hiervoor is het ook mogelijk om de soortelijke weerstand in een vloeistof te meten en zo de respectievelijke geleidbaarheid door berekening te bepalen.
Er zijn eenvoudige draagbare apparaten om de geleidbaarheid te meten. Je meet de geleidbaarheid tussen twee testelektroden op basis van de afname van de hoeveelheid stroom tussen de uitgangs- en eindstroom. De geleidbaarheid is direct af te lezen op een display.
tips en trucs
De geleidbaarheidsmeting kan geen indicatie geven van de aanwezigheid van ongeladen deeltjes. Enige vervuiling door niet-geladen stoffen in het water heeft geen invloed op de geleidbaarheidsmeting. Men moet dit ook in gedachten houden.
