Wasser kommt als einziger Stoff auf der Erdoberfläche in drei Aggregatzustände vor.
- als unsichtbarer Wasserdampf der Luft
- in Gewässern
- gefroren als Eis
Woraus besteht Wasser?
Durch elektrischen Strom kann man Wasser vollständig in Wasserstoff und in Sauerstoff zerlegen.
Die Gase entstehen dabei im Volumenverhältnis 2:1.
Wasser besteht also aus doppelt so vielen Wasserstoffteilchen wie Sauerstoffteilchen.
Das Sauerstoffatom ist im Wassermolekül über zwei Elektronenpaarbindungen mit den Wasserstoffatomen verknüpft.
Das Sauerstoffatom besitzt neben diesen Bindungselektronen noch zwei freie Elektronenpaare (Oktettregel). Der gewinkelte Bau des Moleküls kann vereinfacht aus derem Raumbedarf erklärt werden.
Elektronenwolkenmodell
Zusammen mit den Wasserstoffatomen zeigen die Ladungswolken ungefähr in die Richtung der Ecken eines Tetraeders.
Kalottenmodell
Die Winkelung des Wassermoleküls wird auch am Kalottenmodell oder am Kugelstabmodell ersichtlich.
Kugelstabmodell
Die Wasserstoffatome schliessen einen Winkel von 105° ein.
Entsprechend seiner Stellung im Periodensystem besitzt Sauerstoff eine stärkere Elektronegativität als Wasserstoff. Die gemeinsamen Bindungselektronen halten sich daher durchschnittlich näher beim Sauerstoff auf.
Am Sauerstoff zeigt das Wassermolekül deshalb eine negative, an den gegenüberliegenden Wasserstoffatomen eine positive Teilladung. In der Summe kann es als ein elektrischer Dipol aufgefasst werden.
In Wasser werden Ionen hydratisiert und einzeln aus dem Kristallgitter herausgelöst.
Wegen ihrer asymmetrischen Ladungsverteilung üben Wassermoleküle starke elektrostatische Wechselwirkungen aufeinander aus.
Man nennt sie Wasserstoffbrücken.
Sie tragen zum hohen Siedepunkt von Wasser bei, zu seiner hohen Oberflächenspannung sowie zur lockeren Kristallgitterstruktur des Eises.
Wassermoleküle sind in Eiskristallen tetraedrisch angeordnet, ähnlich wie Kohlenstoffatome in Diamant. Da Wasserstoffbrücken aber viel schwächer sind als Atombindungen, ist Eis sehr viel weicher.
Das Dichtemaximum von Wasser bei 4 °C ist wichtig. Es führt dazu, dass Seen im Winter zuerst oben eine Eisschicht ausbilden und am Boden konstant 4 °C warm sind. Nur so können Fische überleben.

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Wassermolekül

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Die für eine Flüssigkeit sehr außergewöhnlichen Eigenschaften von Wasser sind für alle Lebensvorgänge von größter Bedeutung. Sie lassen sich auf den Bau des Moleküls zurückführen.

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