Warum leiten Salze im Wasser?

Warum leiten Salze im Wasser?

Wasser ist bekannt für seine Fähigkeit, viele Stoffe zu lösen. Ein besonders eindrückliches Beispiel ist die Lösung von Kochsalz (NaCl) in Wasser. Doch warum bewirkt diese scheinbar harmlose Mischung eine bemerkenswerte Veränderung: Das Wasser wird leitfähig? Die Antwort liegt in der Natur der beteiligten Ionen und den elektrostatischen Kräften.

Kochsalz besteht aus Natrium (Na) und Chlor (Cl). Im festen Zustand sind diese Atome in einem regelmäßigen, ionischen Gitter gebunden. Das Natriumatom gibt ein Elektron an das Chloratom ab. Dadurch entsteht ein Natrium-Ion (Na⁺) mit positiver Ladung und ein Chlor-Ion (Cl⁻) mit negativer Ladung. Diese Ladungstrennung ist der Schlüssel zur Leitfähigkeit.

Wenn man Kochsalz in Wasser gibt, werden die starken Anziehungskräfte zwischen den Natrium- und Chlor-Ionen im Kristallgitter durch die Dipolkräfte des Wassers überwunden. Die Wassermoleküle (H₂O) besitzen ein polares Molekül, d.h. eine Ladungsungleichverteilung. Das positiv geladene Wasserstoffatom des Wassermoleküls zieht das negativ geladene Chlor-Ion an, während das negativ geladene Sauerstoffatom des Wassermoleküls das positiv geladene Natrium-Ion anzieht. Dieser Prozess, die Hydratation, löst die Ionen aus dem Kristallgitter und verteilt sie im Wasser.

Diese frei beweglichen Ionen sind der Grund, warum das Wasser nun elektrisch leitfähig ist. Wird eine Spannung angelegt, können sich die positiven Natrium-Ionen zu der negativen Elektrode bewegen und die negativen Chlor-Ionen zu der positiven Elektrode. Dieser Stromfluss ist ein direktes Ergebnis der Existenz der geladenen Ionen im Wasser. Ohne die Bildung dieser Ionen durch die Abgabe von Elektronen, gäbe es keinen Stromfluss und das Wasser wäre nicht leitfähig.

Im Gegensatz zu reinem Wasser, das nur sehr geringe Leitfähigkeit besitzt, ermöglicht die Dissoziation der Salze in Ionen einen deutlichen Anstieg der Leitfähigkeit. Je höher die Konzentration der gelösten Salze, desto höher ist die Leitfähigkeit des Wassers. Diese Eigenschaft wird in der Chemie und Analytik oft genutzt, um die Konzentration gelöster Stoffe in Lösungen zu bestimmen.