Konduktivitet i allmänhet
Den elektriska ledningsförmågan, som en konstant fysisk kvantitet, anger i vilken utsträckning ämnen eller blandningar av ämnen kan leda elektricitet. Värdet är olika för varje ämnesblandning och för varje ämne.
Ledningsförmågan är en fysisk konstant, vilket innebär att en viss substans eller en viss blandning av ämnen alltid leder elektrisk ström lika bra.
När det gäller beräkningar är konduktivitet viktig för att bestämma strömtätheten i samband med elektrisk fältstyrka. Den specifika elektriska resistansen hos ett ämne eller en blandning av ämnen är exakt det ömsesidiga av den elektriska ledningsförmågan.
Symbolen för elektrisk ledningsförmåga inom tekniska, fysiska och kemiska områden kan vara annorlunda. Konduktivitet, eller exakt kallad konduktivitet, kan betecknas med de grekiska bokstäverna sigma, kappa eller gamma.
Enheter för elektrisk ledningsförmåga
SI-enheten S / m (Siemens per meter) används för att specificera konduktiviteten. Om konduktiviteten är mycket låg anges ledningsförmågan ofta i µS / cm i det tekniska området.
Storleksordning av elektriska konduktiviteter
De bästa elektriska ledarna är metaller. Silver som den bästa ledaren har en konduktivitet på 61,380,000 S / m, rostfritt stål ungefär en sexttion av det.
Vatten är en mycket sämre ledare än vätska. Havsvatten har en konduktivitet på cirka 5 S / m, ultrarent vatten har en konduktivitet på 0,000055 S / m.
Elektrisk ledningsförmåga i vätskor
Konduktiviteten beror på antalet fritt tillgängliga, mobila laddningsbärare i vätskan. Dessa är joner, salter och individuella, upplösta ämnen som representerar laddade partiklar.
Den stora skillnaden i havsvattnets konduktivitet jämfört med ultrarent vatten kan enbart förklaras av saltinnehållet. Däremot är osmosvatten en extremt dålig ledare, liksom demineraliserat vatten.
Om cirka 4% salt tillsätts till ultrarent vatten eller avjoniserat vatten ökar konduktiviteten med en faktor tusen.
Beroende på typ av lastbärare
I vätskor spelar emellertid inte bara antalet fritt rörliga joner en roll utan också mängden laddning de bär.
Till exempel är mängden laddning av magnesium 2+, medan det bara är 1+ för kalciumjoner. Detta kan kännas igen av jonerna: Ca + och Mg2 +.
Dessutom har hastigheten för de enskilda jontyperna i fältriktningen också en effekt, men denna komponent är försumbar i denna analys.
Slutsatsen är att ledningsförmågan hos vatten inte bara beror på mängden joner som är upplösta i den utan också på vilken typ av joner som är upplösta i den. Så inte allt vatten leder lika bra. Det beror på den specifika mineralkompositionen.
Teknisk användning för att bestämma renhet
När det gäller destillerat vatten och demineraliserat vatten kan den elektriska ledningsförmågan användas direkt som ett mått på renhet.
I detta fall ska renhet endast förstås som frånvaron av laddade joner och partiklar i vattnet. Oladdade partiklar registreras inte under mätningen och påverkar inte mätresultatet.
Ju lägre vattenets elektriska ledningsförmåga, desto färre joner finns det och desto renare är vattnet.
Det allmänna innehållet av joner och upplösta salter kan också uppskattas med användning av konduktiviteten för varje vatten. Konduktivitetsmätning används dock sällan som en metod för att bestämma specifika värden i normalt vatten.
Beroende på konduktivitet på temperatur
Alla gaser, lösningar och elektrolyter är mycket temperaturberoende i sin konduktivitet. Detta gäller även vatten med joner upplösta i det. Antalet fritt rörliga joner och laddningsbärarnas rörlighet ökar avsevärt med ökande temperatur. Detta innebär att konduktiviteten också ökar avsevärt med ökande temperatur.
Felaktighet vid högre koncentrationer
De så kallade interioniska interaktionerna resulterar i att förhållandet mellan konduktivitet och joner eller mängden laddning blir alltmer exakt vid högre koncentrationer av enskilda eller alla joner.
Ju fler joner det finns i en vätska - eller i vatten - desto mer bromsar de varandra. Den fria rörligheten för joner i vätskan minskar.
Mätning av konduktivitet
Ledningsförmågan kan bestämmas med en specialdesignad mätanordning. Som ett alternativ till detta är det också möjligt att mäta den specifika resistansen i en vätska och därmed bestämma respektive konduktivitet genom beräkning.
Det finns enkla handhållna enheter för att mäta konduktivitet. Du mäter konduktiviteten mellan två testelektroder baserat på minskningen av strömmen mellan utgången och slutströmmen. Konduktiviteten kan avläsas direkt på en skärm.
tips och tricks
Konduktivitetsmätningen kan inte ge någon indikation på närvaron av oladdade partiklar. En del nedsmutsning från oladdade ämnen i vattnet påverkar inte konduktivitetsmätningen. Man bör också ha detta i åtanke.
