Strom in Flüssigkeiten
Inhalt
Ladungsträger in Flüssigkeiten
Salze
Salze bestehen immer aus einem Metall und einem Nichtmetall. Metallatome können Außenelektronen abgeben und bilden dadurch positive Ionen. Nichtmetallatome können zusätzliche Elektronen aufnehmen und bilden negative Ionen.
Die Ionen halten das Salz zusammen, da positive und negative Ladungen einander anziehen. Im festen Zustand sind sie aneinandergebunden und können ihre Plätze nicht verlassen.
Es bildet sich ein Ionengitter. Beim Auflösen in Wasser zerfällt es in Ionen, die in der Lösung frei beweglich sind.
Befindet sich die Salzlösung in einem Stromkreis, so wandern die positiven Ionen zum negativen Anschluss der Batterie, die negativen Ionen zum positiven Anschluss. Es fließt elektrischer Strom.
Stromfluss in Wasser
Schließe zwei Metallstifte über Verbindungsleitungen an eine Batterie an und bringe ein Glühlämpchen in den Stromkreis.
Überprüfe, dass das Glühlämpchen leuchtet, wenn die Metallstifte einander berühren.
Tauche die Metallstifte dann getrennt in Wasser ein, ohne dass sie einander berühren.
Beschreibe deine Beobachtung.
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Gib Salz in das Wasser und rühre gut um.
Beschreibe deine Beobachtung.
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Was ist Kochsalz?
Kochsalz ist eine Verbindung der Elemente Natrium (Metall) und Chlor (Nichtmetall). Atome sind besonders stabil, wenn sie in der äußersten Schale acht Elektronen haben.
Chlor hat in der äußersten Schale ein Elektron „zu wenig”. Es nimmt ein Elektron auf und wird dadurch negativ geladen.
Natrium ist nach Abgabe eines Elektrons positiv geladen.
Technische Anwendungen
Galvanisieren
Das Überziehen von Gegenständen mit einer sehr dünnen Metallschicht nennt man Galvanisieren oder Galvanoplastik. Man galvanisiert Gegenstände, um sie vor äußeren Einflüssen zu schützen, ihre Qualität zu verbessern oder ihre Oberfläche härter zu machen. Es können alle leitfähigen Gegenstände galvanisiert werden. Dabei werden die Metalle Cadmium, Chrom, Kupfer, Gold, Nickel, Silber und Zink am häufigsten als Überzug verwendet.
Verkupfern
Ein Eisennagel wird in Kupfersulfatlösung eingetaucht (Vorsicht, Kupfersulfat ist gesundheitsschädlich!) und mit dem negativen Pol einer 4,5-V-Batterie verbunden. Dann wird eine Kupferplatte eingetaucht und mit dem positiven Pol der Batterie verbunden. Der Nagel überzieht sich mit einer Kupferschicht.
Der Grund: Die positiven Kupferionen der Lösung wandern zum negativen Pol der Spannungsquelle, an dem der Eisennagel angeschlossen ist.
Elektrolyse von Wasser
Mit einer Apparatur, wie sie im Bild zu sehen ist, kann man aus Wasser die Gase Wasserstoff und Sauerstoff gewinnen. Damit der Vorgang funktioniert, muss die Leitfähigkeit des Wassers durch Zugabe von z. B. Schwefelsäure erhöht werden. Die Elektroden sind aus Gold oder Platin.
Die Gase sammeln sich in den Rohren über den Elektroden an und können anschließend entnommen werden. Entzündet man ein Gemisch von Wasserstoff und Luft, kommt es zu einer lauten Explosion. Dabei verbinden sich Wasserstoff und Sauerstoff sehr rasch zu Wasser (Knallgasexplosion). Deshalb ist Wasserstoff ein wichtiger Brennstoff für Raketen.
In einer Brennstoffzelle verbindet sich Wasserstoff mit Sauerstoff zu Wasser. Dabei wird Energie abgegeben.
Informiere dich, wofür Brennstoffzellen eingesetzt werden können.
Recherchiere im Internet!
Berichte deinen Mitschülerinnen und Mitschülern, was du gefunden hast.
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Training
Bilde aus den Silben die fehlenden Wörter.
chlo – Elek – Gal – Io – ni – ly – Na – nen – ren – rid – se – sie – tri – tro – v. a. – um
Trage die folgenden Wörter an der passenden Stelle in das Kreuzworträtsel ein.
Richtig oder falsch?
Markiere das Zutreffende.
| richtig | falsch | |
|---|---|---|
| Kochsalz besteht aus Eisen und Chlor. (O / P) | ||
| Salze bilden Ionengitter. (R / S) | ||
| Metallionen wandern zum positiven Pol einer Spannungsquelle. (H / K) | ||
| Positiv geladene Ionen heißen Kationen. (F / E) | ||
| Wenn ein Salz in Wasser aufgelöst wird, sind die Ionen beweglich. (E / G) | ||
| Beim Verkupfern eines Eisennagels muss dieser am negativen Pol der Spannungsquelle angeschlossen sein. (U / V) |
Die Buchstaben der richtigen Antworten ergeben in der richtigen Reihenfolge das Lösungswort:
Viele Gegenstände aus deiner Umgebung und auch Flüssigkeiten leiten elektrischen Strom.
Für die Elektrolyse kann man zwei Kunststoffspritzen zum Auffangen der Gase, Eisennägel als Elektroden und Salzwasser als Elektrolyt verwenden.
Wenn man eine 4,5-V-Batterie anschließt, entsteht an einer Elektrode Wasserstoff und an der anderen Sauerstoff.
Manchmal kann es passieren, dass sich kein Sauerstoff in der Spritze sammelt. Aber an der Eisenelektrode sammelt sich eine braunrötliche Substanz.
Versuche zu erklären, was passiert ist.
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Plane ein Experiment, um den elektrischen Widerstand in einer Flüssigkeit messen zu können.
Denke daran, welche Teile der Versuchsanordnung gleich sein müssen, um vergleichbare Ergebnisse zu erhalten. Tausche deine Messdaten mit anderen aus.
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Merke
Auch in Flüssigkeiten kann es geladene Teilchen geben, die man Ionen nennt. Diese entstehen aus neutralen Atomen und haben deshalb entweder zu viele oder zu wenige Elektronen.
Mit Hilfe von elektrischem Strom kann Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt werden.
