Wie schreibt man Überführungszahl?

Erklärung für Überführungszahl

Als Überführungszahl oder Hittorfsche Überführungszahl t i {\displaystyle t_{i}} oder auch n i {\displaystyle n_{i}} (nach Johann Wilhelm Hittorf) – im Englischen auch „transference number“ oder „ion transport number“ genannt – wird der Bruchteil des gesamten elektrischen Stromes I {\displaystyle I} bezeichnet, der von einer bestimmten Ionensorte i {\displaystyle i} in einer Lösung mit mindestens einer weiteren Ionensorte (Kation und Anion eines binären Elektrolyten) transportiert wird: t i = n i = I i I ges {\displaystyle t_{i}=n_{i}={\frac {I_{i}}{I_{\text{ges}}}}} Die Überführungszahl hängt von der Ionenkonzentration (alternativ: von der Molalität) und der Ionenbeweglichkeit v {\displaystyle v} – die keine Geschwindigkeit ist – oder von den Wanderungsgeschwindigkeiten u {\displaystyle u} oder den Äquivalentleitfähigkeiten λ {\displaystyle \lambda } ab: Ist die Konzentration der Ionensorte i {\displaystyle i} hoch, so kann von diesen Ionen ein großer Anteil des elektrischen Stroms transportiert werden. Ionenbeweglichkeit v {\displaystyle v} und Wanderungsgeschwindigkeit u {\displaystyle u} : Schnellere Ionen (größeres u {\displaystyle u} und größeres v {\displaystyle v} ) vermögen einen größeren Teil des Stroms zu transportieren als langsame. Hydroniumionen und Hydroxidionen können, obwohl sie real viel langsamer wandern als es die Rechnung vermuten ließe, sehr viel mehr Strom transportieren als andere Ionen, da sie einen besonderen Ladungsaustausch-Mechanismus, „Extraleitfähigkeit“ genannt, benutzen, bei dem lediglich ihre Ladungen an benachbarte Moleküle des Lösungsmittels Wasser weitergereicht werden, ohne dass die Ionen selbst allzu viel weiter wandern. Ihren Maximalwert erreicht diese Extraleitfähigkeit dabei in Wasser bei etwa 150 °C. Das Produkt der Überführungszahl eines Ions – bei der jeweiligen Konzentration und Temperatur – (für ein Salz) mit der Äquivalentleitfähigkeit dieses Salzes ist die Äquivalentleitfähigkeit des entsprechenden Ions (bei der jeweiligen Konzentration und Temperatur). Aus der Grenzleitfähigkeit eines Salzes ergeben sich mit den Überführungszahlen von Kation und Anion somit die Grenzleitfähigkeiten der Kationen und Anionen dieses Salzes: λ Ion des Salzes (c,T) = Λ Salz (c,T) ⋅ n Ion des Salzes (c,T) = ( λ Kation des Salzes (c,T) + λ Anion des Salzes (c,T) ) ⋅ n Ion des Salzes (c,T) {\displaystyle \lambda _{\text{Ion des Salzes}}^{\text{(c,T)}}=\Lambda _{\text{Salz}}^{\text{(c,T)}}\cdot n_{\text{Ion des Salzes}}^{\text{(c,T)}}=(\lambda _{\text{Kation des Salzes}}^{\text{(c,T)}}+\lambda _{\text{Anion des Salzes}}^{\text{(c,T)}})\cdot n_{\text{Ion des Salzes}}^{\text{(c,T)}}} Diese Gleichung gilt übertragenerweise auch für die molare Leitfähigkeit anstelle der Äquivalentleitfähigkeit. Zum Begriff „Überführung“: Mit dem historischen Begriff „Überführung“ wurde in den Anfängen beschrieben, was heute als „Migration“ die Wanderung elektrisch geladener Teilchen (Ionen oder Kolloidteilchen) unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes (Feldgradienten) bezeichnet. Als „Zellen/Elemente mit Überführung“ werden dabei galvanische Elemente (oder Konzentrationselemente) bezeichnet, deren verschiedene Elektrolytlösungenen (oder gleiche Elektrolytlösungen verschiedener Konzentrationen bei Konzentrationselementen) voneinander durch ein Diaphragma getrennt sind, durch das Kationen und Anionen, bestrebt, gegebene Konzentrationsunterschiede auszugleichen, von der jeweils konzentrierteren in die verdünntere Lösung diffundieren. Besitzen Kationen und Anionen dabei verschieden große Ionenbeweglichkeiten und Überführungszahlen, ergeben sich daraus am Diaphragma Diffusionspotentiale (von bis zu 30 mV), die in die direkt messbare Zellenspannung (Potentialdifferenz) eingehen. „Zellen/Elemente ohne Überführung“ dagegen sind Elemente, bei denen die beiden Halbzellen mittels einer Salzbrücke, auch „Stromschlüssel“ genannt, miteinander verbunden sind, wodurch fast keine Diffusionsspannungen mehr auftreten. Die direkt messbare Zellenspannung (Potentialdifferenz) enthält damit praktisch keine Diffusionsspannungen mehr und entspricht so der Differenz beider Redoxpotentiale entsprechend der Nernst-Gleichung für Redoxreaktionen.

Quelle: wikipedia.org