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Wasser

Wasser

Verbindung

  • Wasser Dihydrogenoxid
  • engl.: water dihydrogen oxide
  • H2O
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Abb.1
  • Wasser ist auf der Erde weit verbreitet. Seine Qualität ist sehr stark von den im Wasser gelösten Bestandteilen abhängig. Nahezu der gesamte Wasservorrat der Erde befindet sich in den Ozeanen und den Oberflächengewässern der Kontinente. Dieser Wasservorrat ist als Trinkwasser ungeeignet und muss für den Gebrauch aufbereitet werden. Nur Regenwasser, Quell- und Grundwasser ist meist ohne aufwendige Aufbereitung als Trinkwasser geeignet.
  • Chemisch reines Wasser ist eine farb-, geruch- und geschmacklose Flüssigkeit, die in dicker Schicht blau gefärbt ist. Als Maß für die Reinheit von Wasser dient seine elektrische Leitfähigkeit.
  • Wasser hat, gemessen an seinem geringen Molgewicht von 18,02 gmol-1 (zum Vergleich: N2 28,00 gmol-1), einen ungewöhnlich hohen Schmelz- und Siedepunkt: 0 °C und 100 °C. Die Begründung liegt in der Ausbildung von starken O-H···O-Wasserstoff-Brückenbindung und in dem hohen Dipolmoment. Die Energie einer starken Wasserstoff-Brückenbindung beträgt ca. 21 kJmol-1 (z.B. im Eis).
  • Schmelz- und Siedepunkt von Wassermarkieren die Fixpunkte der Temperaturskala nach Celsius (0 °C bzw. 100 °C) . Auch die veraltete Einheit für die Energie (Calorie) leitet sich von einer Eigenschaft des Wassers ab: Die Wärmemenge von 1 Calorie (1 cal) erwärmt 1 g flüssiges Wasser von 14,5 auf 15,5 °C. Die heute verbindliche SI-Einheit für Energie ist das Joule (4,184 J = 1 cal).
  • Wasser ist das wichtigste polare, protische Lösungsmittel. Es hat ein ausgezeichnetes Lösungsvermögen für Ionen (Salze) und polare Moleküle (wie Carbonsäuren, Amine, Sulfonsäuren, Alkohole, Zucker etc.). Es ist das Reaktionsmedium, in dem eine Vielzahl chemischer Prozesse, vor allem die chemischen Vorgänge der belebten Natur, ablaufen.
  • In wässriger Lösung liegen Kationen häufig als Aquakomplexe (1. Solvatationssphäre) vor, die von Wasserdipolen (2. Solvatationssphäre) umgeben sind. Speziell bei wässrigen Lösungen wird die Solvatation auch als Hydratation bezeichnet. Anionen sind lediglich von Wasserdipolen hydratisiert.
  • Wasser hat bei Normaldruck seine größte Dichte nicht am Schmelzpunkt sondern bei 4 °C (Anomalie des Wassers)! Dies hat seinen Grund in der Ausbildung von Wasserstoff-Brücken (O-H···O) im Eis, die zu "Hohlräumen" in der Festkörperstruktur führen. Am Schmelzpunkt bei 0 °C brechen nicht alle dieser Wasserstoffbrücken gleichzeitig auf, statt dessen bilden sich Verbände von ca. 6-14 Wasser-Molekülen (Cluster), die ähnlich der Struktur im Eis angeordnet sind. Die Moleküle sind dichter gepackt: die Dichte nimmt zu. Erst bei einer Erhöhung der Temperatur über 4 °C brechen diese Cluster vollständig auf. Eine weitere Temperaturzunahme bewirkt wie bei allen Flüssigkeiten eine erhöhte Molekularbeweglichkeit: die Dichte nimmt ab.
Abb.2

Die Dichteanomalie dieser Grafik bezieht sich auf 1 g Wasser.

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