Stimmt es, dass kleinere Ionen besser leiten als größere?
Ich, ein Physikstudent brauche dringend Hilfe. Ich finde die Antwort auf meine Frage nirgendwo im Internet und auch nicht in der Bibliothek.
2 Antworten
Nicht in wässriger Lösung. Die Beweglichkeit und damit die Leitfähigkeit von Ionen hängt nicht sehr stark von der Größe der Ionen ab: https://de.wikipedia.org/wiki/Ionenbeweglichkeit
(Natürlich leiten mehrfach geladene Ionen mehr Strom in der gleichen Zeit, aber darum geht es hier wohl nicht.)
Grund für dieses Verhalten sind die "Hydrathüllen" (Klumpen von Wassermolekülen), die die Ionen um sich herum bilden. Die äußere Größe dieser Hydrathüllen hängt fast nur von der Ionenladung ab. Besonders kleine Ionen können die innersten Wassermoleküle zusätzlich stark polarisieren, wodurch sie sekundär ihre Nachbarn polarisieren usw., sodass kleine Ionen z. T. weniger beweglich sind als größere. Besonders auffällig ist das in der Tabelle auf oben verlinkter Wikipedia-Seite bei Lithium und Fluor verglichen mit ihren nächst schwereren Homologen.
(Zusatzanmerkung: diese starke Hydratisierung spielt z. B. bei Lithiumzellen eine Rolle - die überraschend hohe Spannung von > 3V kommt durch die hohe Hydratisierungsenergie pro Ion zustande)
In Salzschmelzen könnte es anders aussehen - aber hier haben wir ebenfalls einen Effekt, der der höheren Beweglichkeit durch geringeren Querschnitt entgegensteht: kleinere Ionen können sich ihren Gegenionen stärker annähern und werden dadurch stärker elektrostatisch festgehalten. Bisher habe ich dazu aber keine Tabelle gefunden.
Ich habe letztes Jahr die Masterarbeit meines Physikstudiums geschrieben und mir die gleiche Frage gestellt. Anhand von Versuchsreihen konnte ich sondieren, dass kleinere Teilchen aufgrund von weniger Ionen-Volumen besser leiten. Ich weiß nicht warum aber mir scheint es so als hätten sich diese Frage noch nicht so viele gestellt.
LG Laura