Frage von StevenMaier2819, 26

Versteht jemand diese Chemie Aufgabe?

"Destelliertes Wasser leitet keinen elektr. Strom. Löst man jedoch festes Natriumchlorid darin, so leitet die Lösung den Strom - Eine Lösung von Zucker (C6H12O6) in Wasser gelöst zeigt wiederum keine Leitfähigkeit."

Nun soll man dieses Verhalten der Stoffe chemisch erklären, hat jemand Ideen oder kann mir auf die Sprünge helfen? Wäre für jede Hilfe dankbar. (PS: nein ich schreibe hier keine Hausaufgaben ab o.ä , ich hatte diese Aufgabe in einer Klassenarbeit, welche leider nicht allzugut ausfiel und habe Interesse daran die Lösung zu wissen!)

Antwort
von DedeM, 5

Moin,

elektrischer Stromfluss heißt, dass Ladungsträger bewegt werden. In Metallen sind das Elektronen (deshalb sind in Stromkabeln Kupferdrähte in der Plastikummantelung), aber auch Ionen können bewegt werden und somit einen Stromfluss erzeugen. Du merkst dir also schon einmal, Stromfluss bedeutet bewegte Ladung.

In reinem Wasser gibt es (theoretisch) ausschließlich Wassermoleküle (H2O). Die sind nicht geladen (sie sind zwar Dipole, also Teilchen, die zwei "Molekülhälften" mit verschiedenen Ladungsschwerpunkten haben, aber sie haben eben keine echte Ladung). Keine Ladungsträger, kein Stromfluss!

Salze bestehen dagegen aus unterschiedlich geladenen Teilchen, den Ionen. Die positiv geladenen Ionen nennt man auch Kationen, während die negativ geladenen Ionen als Anionen bezeichnet werden. Unterschiedlich geladene Teilchen ziehen sich gegenseitig an. Wenn sich also zig-Milliarden unterschiedlich geladene Ionen gegenseitig anziehen und umlagern, so entsteht am Ende ein sogenanntes Ionengitter, in dem die Kationen die Anionen umlagern und umgekehrt. Ab einer bestimmten Größe können wir das auch optisch wahrnehmen, also sehen. Dann sagen wir dazu "Salzkristall". Von einem Kristall sprechen wir immer dann, wenn seine Bestandteile eine übergeordnete Struktur ergeben, die einen hohen Grad an Ordnung zeigt. Und weil die sich gegenseitig umlagernden Ionen hochgeordnet sind (jedes Ion hat im Ionengitter einen festgelegten Platz), trägt das Salzkristall seinen Namen völlig zu recht.

Festes Natriumchlorid leitet den elektrischen Strom nicht, obwohl es aus Ladungsträgern aufgebaut ist. Aber im festen Natriumchlorid sind die Ionen im Kristall eben ziemlich festgelegt. Das heißt, sie haben keine Bewegungsfreiheit. Deshalb gilt: keine bewegte Ladung, kein Stromfluss!

Wenn du das Salz nun aber in Wasser schüttest, dann löst es sich auf. Auflösen heißt dabei jedoch nicht, dass das Salz verschwindet (du brauchst ja nur mal einen Schluck Salzwasser zu trinken, dann merkst du sofort, dass das Salz noch da drin ist!). Auflösen meint vielmehr, dass die Salzkörnchen immer kleiner werden, bis wir sie nicht mehr sehen können. Und wieso wird der Salzkristall kleiner? Nun, das hängt damit zusammen, dass Wassermoleküle Dipole sind. Du kannst dir das vereinfacht so vorstellen, dass die Wassermoleküle mit ihren verschiedenen Ladungsschwerpunkten an den Ecken und Kanten von Salzkristallen die einzelnen Ionen herausnehmen und umhüllen. Wenn aber die einzelnen Ionen erst einmal aus dem Kristall herausgelöst und mit einer Wasserhülle umgeben sind, können wir das nicht nur nicht mehr sehen, sondern der Kristall wird dadurch auch immer kleiner. Darüber hinaus - und das ist für deine Frage der entscheidende Aspekt - werden die Ionen im Wasser plötzlich auch leicht beweglich! Bewegliche Ladungsträger bedeutet aber Stromfluss!
Nun ist hoffentlich klar, warum eine Salzlösung elektrischen Strom leitet, während reines Wasser oder feste Salzkristalle den Strom nicht leiten.

Haushaltszucker besteht nun wiederum aus Teilchen, die sich auch ganz hervorragend in Wasser lösen. Das kommt daher, dass Zuckermoleküle relativ viele Bestandteile haben (die sogenannten Hydroxygruppen), die sehr gut wasserlöslich sind. Auch Zuckermoleküle können sich so aneinander lagern, dass sie einen Kristall ergeben, in dem jedes Zuckermolekül einen festen Platz hat.
Aber Zuckermoleküle sind und haben keine geladenen Teilchen! Das heißt, dass sie in Wasser zwar auch mit einer Wasserhülle umgeben werden und dann, losgelöst aus ihrem Kristall, einzeln umherwandern können, aber eben nicht als Ladungsträger, sondern eher so, wie es beim reinen Wasser schon war. Ungeladene Teilchen heißt keine Ladungsträger. Keine Ladungsträger, kein Stromfluss!

Ich hoffe, jetzt ist dir alles klar geworden...

Übrigens: Die Aussage, dass reines Wasser elektrischen Strom nicht leite, stimmt in dieser absoluten Form eigentlich nicht. Zumindest nicht, wenn du damit meinst, dass es den Strom überhaupt gar nicht leitet. Tatsächlich kommt es auch in reinem Wasser zu einem minimalen Stromfluss. Wie kann das sein, wo wir doch gerade erst festgestellt haben, dass ein Stromfluss nur zustande kommen kann, wenn es bewegte Ladungsträger gibt?! Die Lösung für dieses Problem "erzwingt" die Forderung, dass auch in reinem Wasser Ladungsträger vorhanden sein müssen! Und das stimmt auch! Wassermoleküle haben nämlich die Möglichkeit, miteinander zu reagieren. Dabei passiert folgendes:

H2O + H2O ---> H3O^+ + OH^–
Wasser und Wasser reagieren zu Oxoniumionen und Hydroxidionen

Und dann sind plötzlich bewegliche Ladungsträger vorhanden, so dass elektrischer Strom fließen kann. Diese Reaktion nennt man "Autoprotolyse von Wasser". Doch passiert diese Reaktion in reinem Wasser so selten, dass man im Grunde doch sagen kann, dass reines Wasser elektrischen Strom (im Prinzip) nicht leitet...

LG von der Waterkant.

Antwort
von AbusiveCookie, 19

NaCl => Na+ + Cl- also es teilt sich in Anionen und Kationen auf und kann demnach leiten

Bei Zucker bin ich zu faul dir die Reaktionsgleichung aufzuschreibn aber es hat keine Ladungen auf iwelche Ionen und leitet daher nicht

(bei Destillierten Wasser leiten die Mineralien die darin gelöst sind und nicht das Wasser selbst

Kommentar von StevenMaier2819 ,

Okay, Danke dir!

Kommentar von AbusiveCookie ,

nicht 100% sicher aber sollte stimmen

Antwort
von Karl37, 2

Das Zauberwort, welches dein Lehrer hören will, lautet elektrolytische Dissoziation.

Natriumchlorid dissoziiert beim Lösen in die Kationen Na+ und die Anionen Cl-, die dann als elektrische Leiter 2. Klasse bezeichnet werden.

Zucker dissoziiert nicht beim Lösen

Antwort
von dreamerdk, 13

Du musst dir mal anschauen, wieviele Valenzelektronen die einzelnen Elemente der Lösungen haben.. vermutlich tritt durch die Verbindung mit Zucker eine stabile Lage der Atome auf (8 Valenzelektronen).. somit steht kein Elektron zur Leitfähigkeit zur Verfügung... in diese Richtung sollte es gehen ;)

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