Warum leitet reines Wasser im Sinne einer Bindung keinen Strom?

Warum leitet reines Wasser keinen Strom?

Reines Wasser, beispielsweise destilliertes Wasser, ist ein schlechter elektrischer Leiter. Dieser scheinbar einfache Sachverhalt birgt eine interessante wissenschaftliche Erklärung, die auf dem Verständnis von Ionen und deren Rolle im Stromfluss beruht.

Im Gegensatz zu Metallen, die über eine große Anzahl frei beweglicher Elektronen verfügen, die den Stromfluss ermöglichen, enthält reines Wasser nur sehr wenige freie Ladungsträger. Diese Ladungsträger sind Ionen, die aus der Dissoziation von Wassermolekülen selbst entstehen.

Wassermoleküle (H₂O) reagieren in einem geringen Ausmaß mit sich selbst in einer autoprotolytischen Reaktion:

2 H₂O ⇌ H₃O⁺ + OH⁻

Dies führt zur Bildung von Hydroniumionen (H₃O⁺) und Hydroxidionen (OH⁻). Diese Ionen sind zwar Ladungsträger, ihre Konzentration in reinem Wasser ist jedoch äußerst gering. Die geringe Konzentration dieser Ionen reicht nicht aus, um einen messbaren Stromfluss zu erzeugen.

Die geringe Leitfähigkeit von reinem Wasser kann man sich als eine sehr dünne Fahrspur auf einer Autobahn vorstellen. Die wenigen Ionen sind wie einzelne Autos, die auf dieser Fahrspur unterwegs sind. Sie sind zwar vorhanden, aber ihre Anzahl ist so gering, dass sie nicht für einen ausreichend starken Verkehrsfluss (Stromfluss) sorgen können.

Die Situation ändert sich, sobald gelöste Salze, Säuren oder Basen im Wasser vorhanden sind. Diese Stoffe dissoziieren in Ionen, wodurch die Konzentration an freien Ladungsträgern deutlich erhöht wird und die Leitfähigkeit des Wassers steigt. Genau dieser Prozess macht Leitungswasser zu einem besseren Leiter als reines Wasser.

Zusammenfassend lässt sich sagen: Die geringe Konzentration an Hydronium- und Hydroxidionen in reinem Wasser verhindert einen ausreichenden Stromfluss. Die Anwesenheit von gelösten Stoffen, die in Ionen dissoziieren, erhöht hingegen die Konzentration an Ladungsträgern und somit die elektrische Leitfähigkeit.