Definition und Aufbau

Der Aufbau und die Zusammensetzung von Wasser sind einzigartig. Es ist das wichtigste Element auf unserem Planeten und wir erklären Ihnen hier wie Wasser eigentlich aufgebaut ist.

Das Wassermolekül

Wasser ist eine chemische Verbindung aus den Elementen Sauerstoff (O) und Wasserstoff (H). Die Chemiker schreiben nicht Wasser, sondern H2O. Das heisst, zwei Wasserstoffatome und ein Sauerstoffatom bilden zusammen ein Molekül, ein Wassermolekül.

Besonderheiten des Moleküls

Wasser ist aufgrund seiner Molekülstruktur ein Stoff mit außergewöhnlichen Eigenschaften. Die Ursache für die besonderen Eigenschaften des Wassers sind in der Molekülstruktur des Stoffes, in den Kräften, die zwischen den Molekülen wirken und in der sich daraus ableitenden räumlichen Anordnung der Teilchen bei verschiedenen Temperaturen zu finden.

Das Sauerstoffatom (hoher EN-Wert) bewirkt, dass die herausgebildeten Elektronenpaarbindungen zu den Wasserstoffatomen stark polarisiert werden. Die Elektronendichte am Sauerstoffatom wird stark erhöht, an den Wasserstoffatomen stark verringert. Durch die Winkelung von 104,45 Grad und die Polarisierung zeigt das Wassermolekül alle Eigenschaften eines Dipols.

Unter 0 °C bilden Wassermoleküle ein Molekülgitter. In ihm ist jedes Sauerstoffatom tetraedisch von vier Wasserstoffatomen umgeben. Zu den „eigenen“ Wasserstoffatomen existieren zwei polarisierte Atombindungen und zu den beiden anderen Wasserstoffatomen, die von benachbarten Wassermolekülen stammen, werden Wasserstoffbrückenbindungen ausgebildet.

Diese Anordnung ergibt ein weitmaschiges Gitter mit durchgängigen sechseckigen Hohlräumen. Die Dichte des so entstehenden Stoffes Eis ist geringer als die des flüssigen Wassers. Eis schwimmt oben.
Erhöht man die Temperatur, beginnt also das Eis zu schmelzen, zerbricht das Gitter teilweise. Einzelne Wasserstoffbrückenbindungen werden gelöst. Jedoch auch in flüssigem Wasser sind Teile der ursprünglichen Gitterstruktur nachweisbar. Man bezeichnet diese als Cluster.

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