Warum ist Wasser ein Leiter für Elektrizität?

Warum leitet Wasser Elektrizität?

Im Gegensatz zu der Annahme, dass Wasser ein Isolator ist, ist es tatsächlich ein Leiter von Elektrizität, wenn auch ein schwacher. Diese Eigenschaft rührt von seiner Fähigkeit her, sich in Ionen aufzuspalten.

Ionenbildung und elektrische Ladung

Wassermoleküle bestehen aus zwei Wasserstoffatomen, die kovalent an ein Sauerstoffatom gebunden sind. Aufgrund der unterschiedlichen Elektronegativitäten der Atome zieht Sauerstoff die Elektronen stärker an als Wasserstoff. Dies führt zu einer leichten Ladungstrennung, wobei das Sauerstoffatom teilweise negativ und die Wasserstoffatome teilweise positiv geladen werden.

Unter bestimmten Bedingungen, wie z. B. bei erhöhten Temperaturen oder im Vorhandensein von Lösungsmitteln, können Wassermoleküle in ihre Bestandteile, Wasserstoff- und Hydroxidionen, zerfallen. Dieser Prozess wird als Dissoziation bezeichnet.

• H2O → H+ + OH-

Die positiv geladenen Wasserstoffionen (H+) und die negativ geladenen Hydroxidionen (OH-) werden als Ionen bezeichnet. Diese Ionen können sich frei bewegen und tragen elektrische Ladungen.

Eigenschaft als schwacher Leiter

Während Wasser Ionen bilden kann, ist der Dissoziationsprozess nur schwach ausgeprägt. Dies liegt daran, dass die Wassermoleküle stark durch Wasserstoffbrückenbindungen zusammengehalten werden. Nur ein kleiner Prozentsatz der Moleküle dissoziiert zu Ionen.

Daher ist die Konzentration der Ionen in Wasser relativ gering, was zu seiner geringen Leitfähigkeit für Elektrizität führt. Diese Leitfähigkeit nimmt jedoch mit steigender Temperatur oder der Zugabe von Salzen oder anderen Elektrolyten zu, die die Dissoziation fördern.

Praktische Anwendungen

Die geringe Leitfähigkeit von Wasser ist für viele biologische Prozesse essentiell. Da die Zellmembranen für Ionen nur schwer durchlässig sind, können Zellen ihre elektrischen Gradienten aufrechterhalten. Dies ist entscheidend für die Nervenleitung, Muskelkontraktion und andere lebenswichtige Funktionen.

Jedoch kann die Eigenschaft von Wasser, Elektrizität zu leiten, in bestimmten Situationen auch gefährlich sein. Beispielsweise kann die Verwendung elektrischer Geräte in der Nähe von Wasser einen Stromschlag verursachen, besonders wenn das Wasser Salze oder andere leitende Verunreinigungen enthält.