Wieso leiten Salze Strom?

Der Strom im Salz: Von Isolatoren zu Leitern

Salze – wir begegnen ihnen täglich im Kochtopf, im Badezimmer und in unzähligen industriellen Prozessen. Doch ihre elektrische Leitfähigkeit ist ein Phänomen, das oft missverstanden wird. Im Gegensatz zu Metallen, die Strom ausgezeichnet leiten, verhalten sich Salze im festen Aggregatzustand zunächst wie Isolatoren. Erst unter bestimmten Bedingungen entfalten sie ihre Fähigkeit, elektrische Ladung zu transportieren. Aber warum ist das so?

Der Schlüssel zum Verständnis liegt in der Struktur der Salze selbst. Salze sind ionische Verbindungen, das heißt, sie bestehen aus positiv geladenen Kationen und negativ geladenen Anionen. Diese Ionen sind in einem hochgeordneten Kristallgitter angeordnet, einer regelmäßigen, dreidimensionalen Struktur, in der jedes Ion von Ionen entgegengesetzter Ladung umgeben ist und durch starke elektrostatische Kräfte gebunden ist. Diese starre Anordnung ist entscheidend: Die Ionen sind fest an ihren Plätzen “verankert” und können sich nicht frei bewegen. Eine Voraussetzung für Stromleitung – der gerichtete Fluss von Ladungsträgern – ist aber genau diese Beweglichkeit. Daher ist ein fester Salz-Kristall ein Isolator.

Anders verhält es sich, wenn wir das Salz schmelzen oder in einem polaren Lösungsmittel wie Wasser lösen. Im flüssigen Zustand oder in der wässrigen Lösung lösen sich die Ionen aus dem Kristallgitter. Sie sind nicht mehr fest an ihre Plätze gebunden, sondern bewegen sich frei und unabhängig voneinander. Diese frei beweglichen Ionen werden nun zu Ladungsträgern. Legt man eine Spannung an, bewegen sich die positiv geladenen Kationen zur negativen Elektrode (Kathode) und die negativ geladenen Anionen zur positiven Elektrode (Anode). Dieser gerichtete Ionenfluss stellt den elektrischen Strom dar. Die Leitfähigkeit hängt dabei von Faktoren wie der Temperatur (höhere Temperatur bedeutet höhere Beweglichkeit der Ionen), der Konzentration der Ionen in der Lösung und der Art des Salzes ab.

Zusammenfassend lässt sich sagen: Die elektrische Leitfähigkeit von Salzen ist nicht eine Eigenschaft des Salzes an sich, sondern hängt stark von seinem Aggregatzustand und der Beweglichkeit seiner Ionen ab. Im festen Zustand, aufgrund der fixierten Ionen im Kristallgitter, sind Salze Isolatoren. Erst die Freisetzung der Ionen durch Schmelzen oder Lösen in einem polaren Lösungsmittel ermöglicht die Stromleitung. Dieses Verständnis ist nicht nur für die Chemie relevant, sondern auch für zahlreiche technische Anwendungen, von Elektrolysezellen bis hin zu Batterien, die auf der Ionenleitung in Lösungen basieren.