Die Leitfähigkeitsmesszelle ermöglicht die Leitfähigkeitsmessung als Standardmessmethode in analytischen Labors
Jeder Stoff vermag den elektrischen Strom mehr oder weniger zu leiten. Abhängig vom verwendeten Stoff spricht man deshalb auch vom materialspezifischen Widerstand. Bei der elektrischen Leitfähigkeit einer Lösung handelt es sich um eine universelle physikalische
Größe, welche Aufschluss darüber gibt, wie stark diese Lösung den elektrischen Strom leiten kann. Es sind die in der Probe gelösten Ionen, die im Wesentlichen zur Leitfähigkeit beitragen. Es handelt sich hierbei um einen sogenannten Summenparameter, da alle Ionen zu dieser Leitfähigkeit beitragen. Häufig wird der Wert bestimmt, um die Güte von Wässern zu überprüfen. Leitfähigkeitsmessungen werden darüber hinaus oft zur Reinheitsprüfung von nicht wässrigen Flüssigkeiten (beispielsweise von Treibstoffen) verwendet. Hier machen sich bereits kleinste Spuren von Verunreinigungen häufig durch einen sehr starken Anstieg der elektrischen Leitfähigkeit bemerkbar. Zum Testen und Überprüfen der Leitfähigkeit kommen sogenannte
Leitfähigkeitstester zum Einsatz.
Die Abhängigkeit von der Temperatur der Probe
Bei der Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit spielt die Temperatur bzw. deren Veränderung eine wesentliche Rolle. Bereits bei Temperaturveränderungen von einem Grad Celsius kann sich der Wert der elektrischen Leitfähigkeit um mehrere Prozent ändern. Daher ist es sehr wichtig, dass bei der Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit die Temperatur mit einbezogen wird. Die meisten Leitfähigkeitsmesszellen besitzen dazu einen
Temperatursensor, welcher während der Messung die Ist-Temperatur der Lösung bestimmt. Der ermittelte Messwert der Leitfähigkeit wird auf eine bestimmte Referenztemperatur umgerechnet. Hierbei spricht man von der sogenannten Temperaturkompensation. Die besten Ergebnisse werden allerdings dann erzielt, wenn die Lösungen während der Messung mithilfe eines
Thermostaten konstant auf einer vorgegebenen Referenztemperatur gehalten werden. In den meisten Bereichen werden Referenztemperaturen von 20 oder 25 Grad Celsius verwendet.
Aufbau und Funktion der Leitfähigkeitsmesszelle
Da der ermittelte Messwert des elektrischen Widerstandes abhängig ist von der Länge und den Flächen der verwendeten Elektroden, spielt der Aufbau der Leitfähigkeitsmesszelle eine wesentliche Rolle. Sie besteht in der Regel aus zwei bis fünf Elektroden, die im Inneren der Zelle in einer bestimmten Geometrie angeordnet sind. Die Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit erfolgt mithilfe einer Wechselspannung. Dies geschieht aus folgendem Grund: Bei Verwendung einer Gleichspannung wandern die in der Flüssigkeit enthaltenen Ionen wegen der angelegten Spannung zum Pol der jeweils entgegengesetzten Ladung. Negative Ionen wandern also zur positiven Elektrode, positive Ionen zur negativen Elektrode. Kommen die Ionen an den Elektroden an, geben sie ihre Ladung ab und lagern sich an der Elektrode an. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass sie gasförmig aus der Lösung entweichen. Dieser Prozess wird als Elektrolyse bezeichnet. Durch die Elektrolyse verändert sich sowohl die wässrige Lösung als auch die Elektrodenoberfläche. Bei diesem Prozess kann innerhalb kürzester Zeit nicht mehr die Leitfähigkeit der ursprünglichen Lösung bestimmt werden. Durch die Verwendung einer Wechselspannung ändert sich die Polarität der beiden Elektroden in sehr kurzen Abständen. Die Ionen können nicht mehr an den Elektroden ihre Ladung abgeben, wodurch der Vorgang der Elektrolyse vermieden wird.
Leitfähigkeitsmesszellen mit automatischer Sensorerkennung
Zur Erleichterung der Inbetriebnahme besitzen die meisten Leitfähigkeitsmesszellen eine automatische Sensorerkennung im Anschlussstecker. Wichtige Daten wie Sensortyp und Seriennummer sowie Kalibrierdaten jeder Kalibrierung werden abgespeichert. Zur Nutzung dieser automatischen Sensorerkennung benötigen Sie jedoch ein Messgerät, welches diese Funktion ebenfalls unterstützt.
Wartung und Reinigung
Besonders vor dem Messen niedriger Leitfähigkeiten ist eine gründliche Reinigung der Messzelle empfehlenswert. Die Reinigung selbst erfolgt in den meisten Fällen nur mit Wasser. Falls erforderlich, können die Messzellen auch mit verdünnter Salzsäure oder Natronlauge ausgespült werden. Bei der Verwendung von Säuren oder Laugen sowie
Lösungsmitteln bei der Reinigung sollte besonders die Beständigkeit des Schaftmaterials beachtet werden. Im Zweifelsfall sollten Sie immer die Gebrauchsanleitungen der entsprechenden Leitfähigkeitsmesszellen zurate ziehen.
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