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11. Elektrizitätsleitung in Flüssigkeiten und Gasen

Nicht nur bestimmte feste Körper, auch einige Flüssigkeiten und Gase können die Elektrizität leiten. In ein Gefäß füllen wir Leitungswasser. Wir stellen zwei Metallbleche dicht nebeneinander in das Wasser (sie dürfen sich nicht berühren!) und schließen sie an eine Flachbatterie oder eine Reihe (3 - 4 Batterien) von hintereinandergeschalteten Batterien an. In eine der Zuleitungen kommt ein Glühlämpchen. Zunächst leuchtet das Lämpchen nicht. Sauberes Wasser ist also ein recht schlechter elektrischer Leiter.

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Abb. 20a:
Überprüfung der Leitfähigkeit von Wasser und anderen Flüssigkeiten.

Nebenbemerkung:
An den beiden Platten beobachten wir kleine Gasbläschen, die nach oben steigen. Hier haben wir ein Beispiel für eine chemische Wirkung des elektrischen Stroms: Das Wasser wird in seine Bestandteile, Wasserstoff und Sauerstoff, zerlegt. Am negativen Pol bildet sich der Wasserstoff, am positiven Sauerstoff. Deutlicher zu beobachten ist dieser Effekt, wenn die Leitfähigkeit des Wassers durch Zugabe von etwas Säure oder Lauge erhöht wird. Wasserstoff ist sehr energiereich. Er verbindet sich in einer heftigen Reaktion (Knallgasexplosion) mit Sauerstoff wieder zu Wasser. In kontrollierter Weise macht man sich heute diese Reaktion in so genannten Brennstoffzellen zunutze, mit deren Hilfe ein elektrischer Strom erzeugt werden kann.

Schüttet man etwas Kochsalz in das Wasser und rührt es durch, beginnt das Lämpchen zu leuchten. Das Salz hat sich aufgelöst. Die positiv geladenen Na+-Ionen wandern zum negativen Pol. Die negativ geladenen Chlorionen (Cl-) wandern zum Pluspol und steigen dort als Chlorgasbläschen auf. Nach außen zeigt sich dies durch einen elektrischen Strom in den Zuleitungen und dieser bringt das Lämpchen zum Leuchten.
Ähnliches lässt sich beobachten, wenn wir statt der Kochsalzlösung Silbernitrat (AgSO4), Kupferchlorid (CuCl2) oder Kupfersulfat (CuSO4) in Wasser aufgelöst verwenden.

Als einfacher Schulversuch lässt sich das galvanische Verkupfern (Abb. 20b) zeigen. Ein Stück Alublech oder Silberpapier wird mit dem negativen Batteriepol (eine 4,5V-Flachbatterie genügt) verbunden und in einen Becher mit einer Kupfersulfatlösung gestellt. Als zweiten Pol verwenden wir am besten Kupferlitze (viele dünne Kupferdrähte in einem Kabel), die wir etwas auffächern oder Kupferblech. Blech und Litze (bzw. Kupferblech) dürfen sich nicht berühren. Nach einer Weile überzieht sich das Aluminiumblech mit einer dünnen rötlichen Kupferschicht. Vertauschen wir die Batterieanschlüsse, dann verschwindet der Belag wieder weitgehend.

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Abb 20b: Galvanisches Verkupfern

Auch durch Gase kann Elektrizität fließen. Legen wir an einer Stabglimmlampe eine genügend hohe elektrische Spannung an (eine geriebene Tageslichtprojektorfolie reicht bei weitem aus), dann leuchtet das Neon-Gas in der Lampe um einen Pol herum rötlich auf. Die beiden Drähte in der Glühlampe berühren sich nicht, trotzdem haben wir einen elektrischen Strom.

sachinfo_abb20c Abb. 20c: Stabglimmlampe/Folie

Bemerkung: Es leuchtet nur das Gas an dem Draht auf, der mit dem negativen Pol verbunden ist. Dies ist eine Möglichkeit festzustellen, welche Ladung geriebene Stäbe oder Folien tragen.

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