Wasserleitfähigkeit verstehen: Schlüsselfaktoren & Einflüsse

Einführung

Die elektrische Leitfähigkeit ist die Eigenschaft von Wasser, Strom von einem Bereich mit starkem elektrischem Feld zu einem Bereich mit schwachem elektrischem Feld zu leiten, mit Hilfe von gelösten Ionen, die als Leiter fungieren. Ein Ion ist ein Atom, das von einem Element befreit wurde und entweder eine positive oder eine negative Ladung trägt. Obwohl Metalle weitaus effektivere Leiter sind, hat Wasser auch die Fähigkeit, Strom zu leiten. Es gibt mehrere Faktoren, die die elektrische Leitfähigkeit von Wasser beeinflussen, wie gesamte gelöste Feststoffe (TDS oder Konzentration von Salzen im Wasser), Mineralreinheit und Wassertemperatur.

TDS oder Salzgehalt des Wassers

• Salzhaltiges Wasser leitet Strom viel effektiver und leichter als reines Wasser. Dies liegt daran, dass die gelösten Ionen die Salinität sowie die Leitfähigkeit erhöhen. Salze, die normalerweise Salzigkeit in wässrigen Medien verursachen, sind Sulfate, Carbonate, Chloride, Kalium, Natrium, Calcium und Magnesium. Es ist die elektrische Leitfähigkeit, die zwischen den Arten von Wasser unterscheidet (z. B. Grundwasser, Oberflächenabfluss, Wasser, das von landwirtschaftlichen Feldern abgeleitet wird, und Regenwasser). Darüber hinaus beeinflussen auch verschiedene Unterfaktoren wie Geologie, Boden, Landnutzung und Wasserfluss (d. h. die Leitfähigkeit nimmt ab, wenn der Wasserfluss abnimmt) die Salinität des Wassers und beeinflussen somit die elektrische Leitfähigkeit.

Mineralreinheit

• Die elektrische Leitfähigkeit von reinem Wasser ist niedrig, kann aber durch lösliche Verunreinigungen stark erhöht werden, die das Wasser ionisieren (wie gewöhnliches Salz). Reines Wasser besteht aus einem Sauerstoff- und zwei Wasserstoffatomen. Die Sauerstoffatome teilen sich kovalente Bindungen (d. h. eine chemische Bindung, die zwischen Atomen durch das Teilen von Elektronen gebildet wird). Daher kann ein Sauerstoffatom kovalent mit zwei Wassermolekülen (sogenanntes „Dihydrogen“) gebunden werden. Strom fließt leicht und bereitwillig durch Materialien, die Atome enthalten, die eine ionische Bindung bilden (d. h. eine chemische Bindung, die zwischen gegensätzlich geladenen Spezies aufgrund ihrer gegenseitigen elektrostatischen Anziehung gebildet wird). Sauerstoffatome im Wasser ziehen die Elektronen stark an und entwickeln dadurch eine negative Ladung. Andererseits bildet Dihydrogen eine positive Ladung, was zu einem vernachlässigbaren Transfer von elektrischem Strom führt. Wenn Verunreinigungen (Mineralien) dem Wasser zugesetzt werden, leiten die ionischen Bindungen Strom und die elektrolytische Leitfähigkeit des Wassers nimmt zu.

Temperatur

• Die elektrische Leitfähigkeit in Wasser nimmt bei steigender Temperatur unveränderlich zu. Warmes Wasser ist weniger viskos und hat eine größere elektronische Bewegung, wodurch der freie Fluss von elektrischem Strom ermöglicht wird. Es wird im Allgemeinen als relative Änderung pro Grad Celsius bei einer bestimmten Temperatur ausgedrückt. Kleine Variationen oder Unterschiede in der Temperatur berichten einen deutlichen Unterschied in der Leitfähigkeit, und daher werden Messwerte normalerweise auf 25 Grad Celsius bezogen. Im Allgemeinen nimmt die Leitfähigkeit um etwa 2 Prozent für jeden Grad Temperaturanstieg zu.