Warum leitet Salz Strom und Zucker nicht?

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Warum Salz Strom leitet, Zucker aber nicht: Eine Erklärung auf atomarer Ebene

Die Beobachtung, dass Salzlösungen Strom leiten, während Zuckerlösungen dies nicht tun, ist ein klassisches Experiment, das oft im Chemieunterricht durchgeführt wird. Aber warum ist das so? Die Antwort liegt in der unterschiedlichen Art, wie sich Salz (genauer gesagt, ionische Verbindungen) und Zucker (hauptsächlich kovalente Verbindungen) in Wasser verhalten.

Die Rolle von Ionen

Elektrischer Strom ist im Wesentlichen der Fluss von elektrischer Ladung. In Metallen sind es freie Elektronen, die diese Ladung transportieren. In Lösungen übernehmen Ionen diese Rolle. Ionen sind Atome oder Moleküle, die eine elektrische Ladung tragen, entweder positiv (Kationen) oder negativ (Anionen).

• Salz und Ionische Bindungen: Kochsalz (Natriumchlorid, NaCl) ist ein Paradebeispiel für eine ionische Verbindung. Im festen Zustand bildet NaCl ein Kristallgitter, in dem Natrium-Ionen (Na+) und Chlorid-Ionen (Cl-) durch starke elektrostatische Kräfte zusammengehalten werden. Wenn Salz in Wasser gelöst wird, werden diese elektrostatischen Kräfte durch die Wechselwirkung mit den Wassermolekülen geschwächt. Die Wassermoleküle, die polar sind (ein Ende ist leicht positiv, das andere leicht negativ), umhüllen die Ionen und trennen sie voneinander. Dieser Prozess wird als Hydratation bezeichnet. Die frei beweglichen Na+- und Cl–Ionen in der Lösung können nun als Ladungsträger fungieren und somit Strom leiten.

• Zucker und Kovalente Bindungen: Zucker (z. B. Saccharose, C12H22O11) besteht aus Molekülen, die durch kovalente Bindungen zusammengehalten werden. Bei kovalenten Bindungen teilen sich Atome Elektronen, anstatt sie vollständig zu übertragen (wie bei ionischen Bindungen). Wenn Zucker in Wasser gelöst wird, lösen sich die Zuckermoleküle zwar auf und verteilen sich gleichmäßig im Wasser, aber sie zerfallen nicht in Ionen. Die Zuckermoleküle bleiben als neutrale, ungeladene Einheiten erhalten. Da keine frei beweglichen Ladungsträger (Ionen) vorhanden sind, kann die Zuckerlösung keinen Strom leiten.

Destilliertes Wasser: Ein Sonderfall

Destilliertes Wasser ist ein Sonderfall. Reines Wasser (H2O) leitet Strom nur sehr schlecht. Das liegt daran, dass nur eine sehr geringe Anzahl von Wassermolekülen spontan in Hydronium-Ionen (H3O+) und Hydroxid-Ionen (OH-) dissoziieren. Die Konzentration dieser Ionen ist so gering, dass die elektrische Leitfähigkeit vernachlässigbar ist. Allerdings ist es wichtig zu beachten, dass “destilliertes Wasser” in der Realität selten völlig rein ist. Selbst geringe Verunreinigungen, wie gelöste Gase oder Mineralien, können die Ionenkonzentration erhöhen und die Leitfähigkeit leicht verbessern.

Zusammenfassend

Die elektrische Leitfähigkeit einer Lösung hängt davon ab, ob frei bewegliche geladene Teilchen (Ionen) vorhanden sind. Ionische Verbindungen wie Salz dissoziieren in Wasser in Ionen und ermöglichen so die Stromleitung. Kovalente Verbindungen wie Zucker tun dies nicht, wodurch die Lösung nichtleitend bleibt. Destilliertes Wasser ist aufgrund der geringen Anzahl von Ionen, die durch die Autodissoziation entstehen, ein schlechter Leiter.