Читать книгу Das fremde Element - Группа авторов - Страница 13

Doch wie kommt es, dass ausgerechnet die Wasserverbindung so lange flüssig bleibt? Auch hier taucht Stolte tief in die Materie der Chemie ein.

Ein Topf auf dem Herd, das Wasser kocht und Wasserdampf steigt auf

Die Grafik zeigt, wie sich Verbindungen gegenüber Druck (p) und Temperatur (T) verhalten. Die abweichende Kurve oben bedeutet, dass bei steigendem Druck der Schmelzpunkt fällt – und Eis eine geringere Dichte als Wasser hat.

Wasser besteht aus einem Sauer- und zwei Wasserstoffatomen – jeder Schüler kennt die Formel der Verbindung: H₂O. Doch in dieser Verbindung teilen sich die Elektronen nach einem ganz speziellen Muster auf. „Dabei entstehen Zustände, die besonders bevorzugt sind“, sagt Stefan Stolte. „Die Verteilung ist allerdings nicht ganz fair: Der Sauerstoff zieht die Elektronen etwas näher an sich heran.“ Das Wassermolekül hat also ein eher positiv und ein eher negativ geladenes Ende und ist damit ein sogenannter Dipol. „Man spricht von einer Partialladung.“ Und: Diese Dipole richten sich aus.

Zwischen den Molekülen entstehen sogenannte Wasserbrückenbindungen ( Kasten). Diese Ausrichtung wird durch die hohe Bewegungsenergie der Wassermoleküle bei Raumtemperatur aber immer wieder gestört. „Ein Liter Wasser besteht bereits aus einer unfassbar großen Menge an Molekülen, nämlich 55 Mol. Das ist eine Zahl mit 25 Nullen“, sagt Stolte. „All diese Teilchen stoßen millionenfach pro Sekunde aneinander und richten sich mit ihren schwachen Dipolen ständig neu aus – da ist unvorstellbar viel Bewegung.“ Die Wechselwirkungen halten die Wassermoleküle zwar dicht beieinander, aber trotzdem bleiben sie sehr beweglich – so entsteht der Zustand einer Flüssigkeit. Diese Wechselwirkungen sind so stark, dass nicht alle Moleküle einfach in den gasförmigen Zustand übergehen können. „Zudem drückt die Atmosphäre auf die Wasseroberfläche und hält die Flüssigkeit zusammen“, ergänzt Stolte.