Skript zum AC-Teil - Anorganische Chemie, AK Röhr, Freiburg
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2.7. λ-SONDE 27<br />
2.7 λ-Sonde<br />
Geräte<br />
• λ-Sonde<br />
• Gasbrenner<br />
• Voltmeter (0...1 V, Innenwiderstand mind.<br />
40 kΩ)<br />
• Verbindungskabel<br />
• Stativmaterial<br />
Metallrohr<br />
Durchführung<br />
λ−Sonde<br />
spezielles, sehr hochohmiges<br />
Voltmeter<br />
0,925 V + −<br />
Abb. 2.7: Lambda-Sonde<br />
Ein Gasbrenner wird mit nichtleuchtender<br />
Flamme eingestellt (mittelgroße Flamme und<br />
etwas Sekundärluft). Etwa 0,5 cm über dem<br />
Brennerkopf wird die Flamme in das Rohr eingeleitet.<br />
Bereits nach ca. 20 s, sobald die Betriebstemperatur<br />
von 350 o C bis 850 o C erreicht<br />
ist, zeigt das hochohmige Voltmeter eine Spannung<br />
von ca. 0,9 V an. Nun kann man das<br />
Kraftstoff-Luftverhältnis ändern und die angezeigte<br />
Spannung für die jeweilige Einstellung<br />
notieren.<br />
Auswertung<br />
Notieren Sie, bei welcher Stellung des Gasbrenners<br />
sich die Spannungswerte deutlich<br />
unterscheiden und suchen Sie eine Erklärungsmöglichkeit.<br />
Theorie<br />
Als letztes Beispiel eines Konzentrationselements<br />
wird noch die λ-Sonde behandelt. Allerdings<br />
unterscheidet sich diese etwas im Aufbau<br />
von den bisher angesprochenen. Wie bei<br />
den Wasserstoff-Halbzellen zur Bestimmung<br />
des Ionenprodukts von Wasser ist der Reaktionspartner<br />
ein Gas, nämlich Sauerstoff. Jedoch<br />
sind die beiden Halbzellen nicht über<br />
einen flüssigen Elektrolyten leitend verbunden,<br />
sondern über Zirkoniumdioxid, einem Feststoffelektrolyten.<br />
Im Gegensatz <strong>zum</strong> Flüssigelektrolyten<br />
wird dieser aber erst ab Temperaturen<br />
oberhalb von 400 o C funktionsfähig. Bei der<br />
Betrachtung der Halbgleichung<br />
O2 + 4 e − → 2 O 2−<br />
wird klar, dass dieses spezielle ZrO2 (kubische<br />
Form) ein O 2− -Ionenleiter sein muss.<br />
Literatur<br />
<strong>Skript</strong> <strong>zum</strong> Demo-Praktikum <strong>AC</strong>, alte Version,<br />
s. [6]
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