Diskussion:Kapillarelektrometer

kein URV

Die von Pittimann genannte URV von hier ist keine, da der Link nur eine Kopie von Meyers Konversations-Lexikon von 1888 ist, wie auch korrekt dort angegeben ist. Ich ahbe den Artikel nun völlig überarbeitet und auch Meyers1888 benutzt und korrekt als Quelle angegeben. --Wiki4you 21:49, 25. Mai 2009 (CEST)

Hinweise zur veralteten Beschreibung nach „Meyers Konversationslexikon“ (auf der Teile des früheren Artikels beruhten)

Teile des ursprünglichen Artikeltextes stammten aus „Meyers Konversationslexikon“. Dort hieß es über das Kapillārelektromēter: „Apparat zur Messung von elektrischen Potenzialdifferenzen oder elektromotorischen Kräften, welcher auf der Thatsache beruht, daß an der Berührungsfläche zwischen Quecksilber und verdünnter Schwefelsäure die kapillare Oberflächenspannung der Quecksilberkuppe beim Durchgang eines elektrischen Stromes durch die elektromotorische Kraft der galvanischen Polarisation vergrößert wird.“   Dieser Text ist etwas verschwurbelt und irreführend. Die Oberflächenspannung von Quecksilber ändert sich, wenn sich die Oberflächenladungsdichte ändert. Wenn sich das Quecksilber in einem Glasrohr mit genügend kleinem Durchmesser, also einer Kapillare, befindet, wird sich der Meniskus verschieben, wenn sich die Oberflächenspannung ändert. Nun ein paar Klarstellungen:

1. Verdünnte Schwefelsäure war und ist preiswert und leicht verfügbar und wird auch deswegen bevorzugt verwendet (daneben ist Quecksilber(I)-chlorid schwerlöslich, was bei der Verwendung von Salzsäure störend sein könnte). Wichtig ist eine sehr gute Leitfähigkeit, die allgemein bei verdünnten Säuren gegeben ist. Konzentrierte Säuren sind hier nicht besser als verdünnte. Der hier beschriebene Effekt existiert aber allgemein in allen Elektrolyten. Für die Erklärung des Funktionsprinzips ist aber die Natur des Elektrolyten zweitrangig. Der Konversationslexikonstext wird einfacher zu lesen, wenn statt „verdünnter Schwefelsäure“ einfach „Säure“ geschrieben wird.
2. Die Oberflächenspannung hat ein Maximum, außerdem stellt sich die Frage, wie die Stromrichtung definiert wird und ob sich die Definition im Laufe der Geschichte geändert haben kann. Die Aussage, dass die Oberflächenspannung durch einen Strom _vergrößert_ werde gilt daher nicht allgemein sondern nur unter bestimmten Voraussetzungen. Daher ist es – wenn man die zugrundeliegende Physik allgemein erklärt – besser, zu schreiben: „die Oberflächenspannung wird durch einen Strom verändert“
3. Im Kapillarelektrometer wird die Kapillare benutzt, um damit Änderungen der Oberflächenspannung sichtbar und quantifizierbar zu machen. Daher kann man z.B. schreiben „die mit Hilfe einer Kapillare gemessene Oberflächenspannung“. Wird das auf „kapillare Oberflächenspannung“ verkürzt, ist das nicht völlig falsch, aber für Einsteiger sehr irreführend. Einmal könnte es den fragwürdigen Eindruck erwecken, es gäbe kapillare und nicht-kapillare Oberflächenspannungen. Der Effekt ist aber allgemein: Die Oberflächenspannung von Quecksilber wird durch einen Strom auch dann geändert, wenn es sich nicht in einer Kapillare befindet. Zur klaren Beschreibung der zugrundeliegenden Physik und des Messprinzips trennt man am besten die beiden Schritte: 1. Eine Potentialänderung führt zu einer Änderung der Oberflächenspannung. 2. Diese führt zu einer Positionsäderung des Quecksilbermeniskus in der Kapillare. Im bisherigen Wikipedia-Text war Adjektive „kapillare“ an dieser Stelle überflüssig, und eher störend. Die Kapillare wird allerdings zur Anzeige des Effekts gebraucht. Aus dem Konversationslexikonstext erhält man dann den besseren Text „welcher auf der Tatsache beruht, das an der Berührungsfläche zwischen Quecksilber und Säure die Oberflächenspannung der Quecksilberkuppe beim Durchgang eines elektrischen Stroms verändert wird.“
4. Der Begriff „elektromotorische Kraft“ ist veraltet. In vielen Fällen kann man dafür „Spannung“, „Quellenspannung“ oder „Leerlaufspannung“ schreiben. Auch „galvanischen Polarisation“ ist ein veralteter Begriff. Die Kombination „elektromotorische Kraft der galvanischen Polarisation“ trägt eher zur Verwirrung als zur Klärung bei, da die zugrundeliegende Physik eher verschleiert wird. In einem einführenden Text schreibt man am besten: Gleichnamige Ladungen stoßen sich ab. Daher ist die Oberflächenspannung der ungeladenen Oberfläche am größten; beim Aufladen sinkt sie ab. Ein Strom ändert die Oberflächenladung und damit auch die Oberflächenspannung. Die Quecksilberoberfläche verhält sich wie ein Kondensator (sie ist ein Doppelschichtkondensator), daher ändert sich mit einer Änderung der Oberflächenladung auch das Potential und umgekehrt führt eine Änderung des Potentials auch zu einer Änderung der Oberflächenladung. Daher können mit dem Kapillarelektrometer sowohl kleine Spannungen als auch kleine Ströme gemessen werden.

--PChemiker (Diskussion) 15:28, 25. Apr. 2019 (CEST)

Strom als Einflußfaktor

Ohne mich jetzt groß mit der Physik des K. befaßt zu haben: in moderner Formulierung soll das ja wohl ein Voltmeter, also ein Spannungsmeßgerät, sein. Nun ist eine sinnvolle Forderung an Voltmeter, daß sie einen hohen Innenwiderstand haben, d. h. beim Anlegen der zu messenden Spannung möglichst wenig Strom fließt. Andernfalls würde die Spannungsquelle nämlich unerwünscht belastet und dadurch das Meßergebnis verfälscht, was insbesondere bei hochohmigen Spannungsquellen wie z. B. den physiologischen Aktionspotentialen beim EKG usw. problematisch wäre. Wenn also dieses Instrument auf Strom reagieren würde, dann taugt es nichts. Und das ist wohl auch nicht so: tatsächlich wird es sich dabei wohl eher um eine Art galvanische Zelle wie bei einem Primärelement handeln oder eine Art Sekundärelement. Wenn man sich mal eine total entladene NiCd-Zelle vorstellt, die schon sehr stark geschädigt ist und kaum noch Kapazität hat, dann würde die sich bei Anlegen einer richtig herum gepolten Ladespannung bis auf diese Spannung aufladen, und dann fließt kein Ladestrom mehr. Die Ladeschlußspannung von NiCd-Zellen liegt bei ca. 1,45 V, aber wenn man z. B. nur 0,5 V anlegt, dann fließt dabei eben so gut wie kein Strom, aber es liegen eben auch nur 0,5 V an. Und so ähnlich hat man sich wohl auch das K. vorzustellen: es liegen kleine Spannungen an, die an der Grenzschicht Hg-Säure elektrochemische Polarisationseffekte verursachen, und Strom fließt so gut wie nicht. Der Unterschied zur NiCd-Zelle ist: dem K. kann man ansehen, wie hoch die Spannung ist. Und damit erklärt sich auch der mögliche Meßbereich: Spannung verkehrt herum anlegen ist ganz schlecht, da fließt dann gleich nutzlos viel Strom, also ist die untere Meßbereichsgrenze 0 V. Und die obere Meßbereichsgrenze ergibt sich aus der Zersetzungsspannung des Wassers: wenn die Spannung die genannten 0,9 V überschreitet, dann fängt die Zelle vermutlich schon an, zu "gasen", d. h. es treten chemische Reaktionen auf, und es bildet sich eine Wasserstoffelektrode aus, die wie bei einer Brennstoffzelle ein Potential der Zelle erzeugt. Heißt: die Erklärung "Strom" aus Meyers ist falsch und irreführend - es geht ausschließlich um Oberflächenpotentiale, und Strom soll bei der Messung möglichst gerade keiner fließen. --77.0.236.196 04:34, 21. Sep. 2021 (CEST)