Bau des Wasser-Moleküls
Die räumliche Struktur des Wassers und die Ladungsverteilung innerhalb dieser Struktur sind für seine besonderen chemischen und physikalischen Eigenschaften verantwortlich.
Das Wasser-Molekül besteht aus einem Sauerstoff-Atom und zwei Wasserstoff-Atomen in einer gewinkelten Anordnung. Dabei bilden die Wasserstoff-Atome und die freien Elektronenpaare ein Tetraeder, in dessen Mitte sich das Sauerstoff-Atom befindet.
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| Abb.4Hybridisierung des Sauerstoff-Atoms |
Die geometrische Anordnung der Atome im Wasser-Molekül wird ersichtlich, wenn wir die Hybridisierung der Sauerstoff-Orbitale betrachten. Die sechs unterschiedlichen Atomorbitale kombinieren zu vier neuen energetisch gleichwertigen Hybridorbitalen, welche jeweils die vier Ecken eines Tetraeders besetzen.
Die Elektronegativität von Sauerstoff beträgt EN=3,5 (Pauling), die von Wasserstoff EN=2,1. Dadurch werden die gemeinsamen Bindungselektronen der OH-Bindungen vom Sauerstoff-Rumpf stärker angezogen. Durch diese Ladungsverschiebung besitzt das Sauerstoff-Atom einen Überschuss an negativer Ladung und ist somit partiell negativ geladen. Im Gegenzug tragen die Wasserstoff-Atome eine positive Partialladung. Das Wasser-Molekül hat daher einen positiven und einen negativen Ladungsschwerpunkt.
Da das Wasser-Molekül gewinkelt ist (H-O-H Winkel von 104,5°), fallen die Ladungsschwerpunkte nicht zusammen und das Wasser-Molekül stellt einen Dipol mit einem permanenten elektrischen Dipolmoment von 1,85 Debye dar.
