Leitfähigkeitswerte

Leitfähigkeitswerte beschreiben die Fähigkeit eines Materials, elektrischen Strom zu leiten. Sie werden je nach Stoffklasse unterschiedlich bestimmt: Für wässrige Systeme ist überwiegend die spezifische Leitfähigkeit κ in Siemens pro Meter (S/m) maßgeblich; in der Praxis werden auch Einheiten wie Mikrosiemen pro Zentimeter (µS/cm) verwendet. In Feststoffen, insbesondere Metallen, wird die Leitfähigkeit σ ebenfalls in S/m angegeben. Grundsätzlich gilt: Je höher der Wert, desto besser leitet der Stoff Strom.

Für Lösungen liefern sich damit wichtige Abhängigkeiten: Die molare Leitfähigkeit Λm (S·m²/mol) beschreibt, wie gut eine Substanz pro Mol Lösung leitet. Λm ist κ geteilt durch die molare Konzentration c. Die äquivalente Leitfähigkeit Λeq bezieht sich auf eine gegebene Äquivalenzkonzentration. Die Beziehung zwischen gemessener Leitfähigkeit G, der Geometrie der Messzelle (Zellkonstante K) und der Materialleitfähigkeit κ lautet κ = G × K, wobei G die gemessene Leitfähigkeit der Zelle ist.

Messmethoden: Leitfähigkeiten werden typischerweise mit Elektrolytleitfähigkeitsmessgeräten gemessen. Zwei- oder vier-Elektroden-Systeme unterscheiden sich durch Polarisationseffekte; Kalibrierung erfolgt mit Standards wie KCl-Lösungen. Temperatur hat einen starken Einfluss: Die Leitfähigkeit steigt mit der Temperatur, daher wird häufig eine Temperaturkompensation vorgenommen (z. B. auf 20 oder 25 °C).

Anwendungen und Wertebereiche: Leitfähigkeitswerte dienen der Wasserqualitätskontrolle, Prozessführung in der Chemie, Umweltüberwachung und Materialcharakterisierung. Die Skala reicht je nach Substanz stark: Isolatoren weisen extrem niedrige Werte auf, Metalle liefern hohe Werte (typisch 10^6–10^8 S/m), Seewasser liegt im Bereich mehrerer S/m (ca. 4 S/m), während reines Wasser deutlich darunter liegt (µS/cm-Bereich).