Warum dehnt sich Wasser aus wenn es zu Eis wird?

Normalerweise ziehen sich ja Stoffe zusammen, wenn sie kälter werden. Ist es wegen der Luftblasen?

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30.01.2023, 17:34

Wasser besteht aus einem großen O-Atom und 2 kleinen H-Atomen, die in den Ecken eines (verzerrten) Tetraeders sitzen. Die beiden anderen Ecken werden von je einem Elektronenpaar besetzt.

Im Eis hat also eine große Sauerstoffkugel vier nächste Sauerstoffkugeln, nämlich über H-Brücken (2 H sind die eigenen, 2 die der Nachbarn) gebundene. Das Ganze ist eine Packung, bei der die Nachbarn Tetraederstellen besetzen. Das ist eine ziemlich lockere Packung, denn wenn man gleich große Kugeln (Schrotkugeln, Tennisbälle was immer...) aufeinander stapelt und schüttelt, dann bilden sie eine dichteste Kugelpackung mit zwölf nächsten Nachbarn. Dichter geht nicht mehr.

Im flüssigen Wasser bildet sich dann die dichteste Packung.

Nebenbei haben auch andere Stoffe mit Tetraederstruktur im Gitter diese Anomalie z.B. Germanium.