3. Tafel

Wasserstoffatome weist ein Proton
im Kern und ein Elektron in der
Elektronenhül-le auf. Das Sauerstoffatom
dagegen acht Protonen
und acht Elektronen. Sechs davon
sind Außenelektronen: zwei einsame
Elektronenpaare und zwei
ungepaarte Elektronen, die leicht
Bindungen eingehen. Jedes Wasserstoffatom
hat eine partielle positive
Ladung, das Sauer-stoffatom
eine partielle negative Ladung, daher
ist das H2O Molekül ein dreiatomiger,
gut schwingungsfähiger,
permanenter, elektrischer Miniatur
– Dipol.
Abb. 5: Stäbchenmodell des Wassermoleküls
Solche dreiatomige Dipole finden
sich in der Natur nicht selten wie
z.B. Schwefelwasserstoff H2S. Das
Besondere von Wasser allerdings
ist, dass im Gegensatz zu H2S
und anderen gas-förmigen Molekülen,
wie CO2 oder SO2, Wasser
unter den auf der Erdoberfläche
herrschen-den mittleren Bedingungen
von Druck und Temperatur eine
Flüssigkeit ist (Abb. 7).
Jedes Wassermolekül hat die Möglichkeit,
vier Bindungen auszubilden.
Diese Bindungen erzwingen
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als energieärmste lokale Struktur
in der Flüssigkeit eine tetraedrische
Nahordnung. Obwohl Wasser nicht
das einzige Molekül ist, das Wasserstoffbrücken
ausbilden kann, so
hat doch kein anderes die richtige
Form, eine sich in alle Richtungen
erstreckende Vernetzung zu ermöglichen.
Es entstehen Molekülaggregate.
Jedes Wassermolekül kann
mit bis zu vier, selten auch bis zu
fünf anderen Molekülen verbunden
sein, üblicherweise weisen die
meisten Moleküle zwei oder drei
Brücken auf.
Durch den Dipolcharakter und die
Fähigkeit, sich untereinander zu
übermolekularen linearen, flächigen
oder räumlichen Gebilden zu
assoziieren, ist auf der Erde unter
den vorherrschen-den Druck- und
Temperaturbedingungen Wasser
eine Flüssigkeit und kein Gas.
Abb. 6: Wasserstoffbrückenbildung
Die Anomalien des Wassers
Diese Wasserstoffbrückenbildungen
sind der Grund für die phänomenologischen
Eigen-schaften des
Wassers, die oft als Anomalien dargestellt
werden. Chemisch gesehen
sind es allerdings keine Anomalien,
sondern sie entsprechen genau den