Ionenbeweglichkeit

Die Ionenbeweglichkeit ist in der physikalischen Chemie definiert als die Wanderungsgeschwindigkeit, die Ionen einer bestimmten Art in Wasser von 25 °C (298 K) in einem elektrischen Feld von 1 V/m zeigen.

Beweglichkeit gelöster Ionen hängt von ihrer Größe, Ladung, der Hydrathülle und anderen Wechselwirkungen mit dem Lösungsmittel ab. Die Ionenbeweglichkeit häufiger anorganischer Kationen und Anionen liegt in der Größenordnung von rund 5·10-8 m2/(s·V). Augenfällig sind zwei Ausnahmen, die Hydroxidionen und die Hydroniumionen haben eine vier- bzw. siebenmal höhere Beweglichkeit. Dies ist auf das Ausbilden von Wasserstoffbrückenbindungen und eine Ionenwanderung durch den Grotthuß-Mechanismus zurückzuführen.

Mit der Ionenbeweglichkeit hängt die spezifische Leitfähigkeit von Elektrolyten zusammen.

Die unterschiedliche Ionenbeweglichkeit wird in der Elektrophorese genutzt, um ionische Substanzen im elektrischen Feld zu trennen und z. B. getrennt einer Messung zuzuführen.

Beweglichkeiten einiger Ionen in m2/(s·V):

Kation [m2/(s·V)]
H+ 36,23·10-8
Li+ 4,01·10-8
Na+ 5,19·10-8
K+ 7,62·10-8
Ag+ 6,24·10-8
NH4+ 7,63·10-8
Zn2+ 5,47·10-8
Fe2+ 4,8·10-8
La3+ 5,7·10-8
Anion [m2/(s·V)]
OH- 20,64·10-8
F- 5,70·10-8
Cl- 7,91·10-8
Br- 8,09·10-8
I- 7,96·10-8
NO3- 7,40·10-8
MnO4- 5,6·10-8
SO42- 8,29·10-8
CO32- 7,46·10-8

Die Ionenbeweglichkeit in der Gasphase spielt bei analytischen Instrumenten wie den Ionen-Mobilitäts-Spektrometern eine wesentliche Rolle. Hier wird die unterschiedliche Driftgeschwindigkeit von Ionen in einem äußeren elektrischen Feld ausgenutzt, um eine Trennung verschiedener Analyte nach deren Ionisierung zu erreichen.

Literatur

  • Eggert, John; L. Hock; G.-M. Schwab: Lehrbuch der Physikalischen Chemie. 9. Aufl., S.-Hirzel-Verlag, Stuttgart 1968
  • Atkins, Peter W.; Julio de Paula: Physikalische Chemie. 4. Aufl., Wiley-VCH, Weinheim 2006

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