Die Anomalie des Wassers?!? Was ist das?!?!?!
Hallo, Ich muss in Physik ein Referat mit meiner Freundin machen. Wir sollen über das Thema: " Die Anomalie des Wassers" halten. Ich muss es bis Mittwoch fertig haben! Bitte helft mir ich weiß nicht wie ich das Thema auf ein DIN 2 Plakat vorstellen kann.
Liebe Grüße!
Danke schon mal!
3 Antworten
Vielleicht hilft dir dieser Buchauszug, ein Plakat zu gestalten:
Wasser ist bei Zimmertemperatur flüssig, während alle anderen Stoffe, die aus ähnlich großen Molekülen bestehen - etwa Stickstoff, Methan oder Wasserstoffsulfid -, Gase sind. Auch Siedepunkt, Schmelzpunkt und Wärmeleitfähigkeit des Wassers fallen aus der Reihe und sind viel höher als bei vergleichbaren Substanzen. So braucht man beispielsweise viel mehr Energie, um einen Liter Wasser zum Kochen zu bringen als eine entsprechende Menge einer anderen Flüssigkeit. Es gibt noch mehr Unterschiede. Eis nimmt z. B. mehr Raum ein als Wasser, während die meisten Stoffe schrumpfen, wenn sie abkühlen.
Die Tatsache, dass Eis auf Wasser schwimmen kann, ist aber für Lebewesen im allgemeinen von großem Vorteil. Wenn Eis dichter wäre als Wasser, würden unsere Seen von unten her zufrieren, aber zum Glück für alles, was schwimmt, paddelt und im Schlamm wühlt, bildet das Eis auf einem See eine isolierende Decke, die das darunter liegende Wasser vor Kälte schützt, so dass es flüssig bleiben kann. Außerdem hat Wasser als Lösungsmittel verblüffende Eigenschaften. Es vermischt sich gut mit Alkohol, und auch Zucker, Salz und andere Mineralstoffe lösen sich leicht darin auf. Wasser ist zudem ein ideales Transportmittel, wenn es darum geht, Zellen mit Nährstoffen zu versorgen, und deshalb ist die Suche nach außerirdischem Leben so eng mit der Suche nach außerirdischem Wasser verknüpft.
Alle diese seltsamen Eigenschaften des Wassers lassen sich aufgrund seiner molekularen Komponenten und ihrer «sozialen» Neigungen verstehen. Die chemische Zusammensetzung von Wasser erweist sich als eine Verbindung von Wasserstoff und Sauerstoff. Die beiden Elemente sind nur zwei von etwa hundert grundlegenden chemischen Bausteinen der Materie. Der kleinste Teil eines Elements, das unabhängig existieren kann, ist ein Atom. Atome bestehen aus einem positiv geladenen Kern, der von einer oder mehreren diffusen Elektronenhüllen umgeben ist, deren negative Ladung die positive des Kerns ausgleicht. Auf dem Punkt am Ende dieses Absatzes haben mehr als eine Milliarde Atome Platz.
Atome bleiben nicht irgendwie aneinander hängen. Die Atome eines bestimmten Elements verbinden sich nur auf ganz bestimmte Weise mit denen eines anderen. Im einfachsten Fall kommt eine Bindung zwischen den Atomen eines Moleküls dadurch zu Stande, dass sich die Atome ein Elektronenpaar teilen, was eine Art negativ geladenen «Klebstoff» ergibt, der die positiv geladenen Atomkerne aneinander bindet.
Die besonderen Eigenschaften des Wassers sind eine Folge der Verteilung der negativen elektrischen Ladung im Molekül. Man weiß heute, dass jedes Wassermolekül aus einem Sauerstoffatom und zwei relativ winzigen Wasserstoffatomen besteht; diese drei Atome sind wie die Eckpunkte eines Dreiecks angeordnet. Die positiv geladenen Kerne der drei Atome werden durch die negativ geladenen Elektronen zusammengehalten, aber der Sauerstoff ist ausgesprochen gierig und lenkt die Aufmerksamkeit der Elektronen so stark auf sich, dass die beiden Wasserstoffatome ihrer negativen Ladung beraubt werden und nur ihre zwei nackten positiv geladenen Kerne übrig bleiben. Diese isolierten Ladungen wiederum fühlen sich stark zu anderen Elektronen hingezogen, besonders zu jenen im Sauerstoffatom eines benachbarten Wassermoleküls.
Aus jedem Sauerstoffatom ragen wie Hasenohren zwei Elektronenpaare hervor, an die sich die elektronenhungrigen Wasserstoffatome benachbarter Wassermoleküle anheften können. Die dabei entstehenden so genannten Wasserstoffbindungen (auch Wasserstoffbrücken genannt) können jedes Wassermolekül an vier andere binden. Auf diese Weise werden bei Zimmertemperatur ungeheuer große Netzwerke von Bindungen geschmiedet. Die Moleküle verbinden sich zu einer Flüssigkeit, bewegen sich also nicht mehr unabhängig voneinander, wie sie es in einem Gas tun. Übrigens lassen eben diese Wasserstoffbindungen das Wasser blau erscheinen, denn sie absorbieren einen Teil vom Rot des Sonnenlichts. Wenn Wasser gefriert, halten eben diese Bindungen die Wassermoleküle auf Abstand voneinander. Deshalb ist die Struktur des Festkörpers offener und weniger dicht als die der Flüssigkeit. Quelle: Roger Highfield: „Können Engel fliegen?“, rororo-Sachbuch, Seite 153-166, 1999 (gekürzt und verändert).
Dass sich Wasser beim Gefrieren ausdehnt und nicht zusammenzieht (Bsp. Geplatzte Rohrleitungen bei Frost, geplatzte Sektflasche im Gefrierfach).
Außerdem schwimmt deswegen Eis auf dem Wasser, es sinkt nicht nach unten (dann würden die Gewässer nämlich von unten zufrieren). Daher ermöglichte die Anomalie des Wassers erst die Entstehung des Lebens in den Gewässern.
Außerdem schmilzt Eis unter Druck, deswegen kann man auf dem Eis Schlittschuh laufen (es bildet sich ein dünner Wasserfilm unter den Kufen).
Die Anomalie des Wassers begründet sich darin, dass Wasser seine maximale Dichte bei 3,98°C hat. Wenn das Wasser weiter abkühlt fällt die Dichte wieder ab.
Dieser Effekt ermöglicht es z.B. das Fische unter einer Eisdecke überleben können.