Warum ist Wasser schwer und Sauerstoff und Wasserstoff leicht?

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8 Antworten

Das Zauberwort ist nicht Gewicht (Masse pro Teilchen) sondern Dichte (Masse pro Volumen).

Im Fall von Wasser kommt noch dazu, das anhaftende Wasserstoffbrücken wirken zwischen den Molekülen, die es zusätzlich zusammen halten.

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JEDER Stoff hat eine Masse und in Verbindung mit einem Gravitationsfeld auch ein Gewicht. Ob ein Stoff in der Atmosphäre steigt oder fällt hängt vom Auftrieb ab (dasselbe Phänomen bestimmt auch im Wasser ob ein Körper sinkt, schwimmt oder schwebt, da kann man es sich evtl besser vorstellen). Wasserstoff hat zb eine geringere Dichte als die Athmosphäre und steigt deshalb. Wobei sich Gase irgendwann einfach durch Diffusion vermischen würden. Die Verbindung Wasser ist ein ganz anderer Stoff und auch physikalischen Gründen eben eine dichte Flüssigkeit. Die Moleküle sind viel dichter gepackt als im Gaszustand weil sie sich gegenseitig anziehen.

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Das liegt an der Dichte. Wasser bei Raumtemperatur eine höhere Dichte, ist also im Aggregatszustand flüssig. Die beiden Elemente sind aber Gase und deshalb leichter. Die Dichte heißt ja, wieviel Masse ein bestimmtes Volumen füllt. Bei Gas ist das riesiig viel Volumen, bei Flüssigkeiten nicht soviel. Wenn du Wasser heiß machst, wird es bei 100°C gasförmig und dehnt sich aus. Der Wasserdampf steigt nach oben, weil er leichter ist.

Wasserstoff ist in der Athmosphäre (gottseidank) nur sehr wenig enthalten, da es bei Entzündung mit Sauerstoff sehr laut und heiß Explodiert, durch Winde etc. werden die verschiedenen Elemente durchmischt, sonst wäre die Athmospäre unterteilt in verschiedene Elementschichten, Wasserstoff wäre ganz außen, dann käme Heilum... und so weiter und so fort.

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Vom Prinzip her hast du recht, die Masse der Atome vernändert sich nicht, nur weil Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser reagieren.

Bei deiner Fragestellung geht es aber erstmal um die Dichte der Stoffe. Die Dichte ist abhängig von der Masse der Reilchen, sowie von der Anzahl der Teilchen pro Volumeneinheit.

Das bedeutet, dass beim Wasser (bei gleichen Bedingungen) mehr Teilchen (also auch mehr Masse) auf dem gleichen Volumen sind als bei den beiden Gasen. Das ist zum großen Teil darin begründet, dass die Wassermoleküle sich untereinander anziehen (Wasserstoffbrücken). Das heißt, wenn du an einem Molekül ziehst, ziehst du auch gleich an einem dutzend weiterer.

Was nun das Aufsteigen in der Atmosphäre betrifft, so steigt Wasserstoff zunächst mal nach oben, verteilt sich dabei aber auch in der Umgebungsluft. Die Luft kannst du aber in Bezug auf Dichte als einen homogenen Stoff betrachten.

Das sollte klar sein, wenn du dir die Zusammensetzung der Luft anschaust:
Wasser, Stickstoff, Sauerstoff, Kohlenstoffdioxid als Hauptbestandteile. Die Stoffe sind nach steigender Dichte geordnet. Man könnte erwarten, dass sich die GAse mit der höheren Dichte unten absetzen. Das tun sie aber nicht, sobald sie einmal gemischt sind.

Das gleiche passiert auch mit deinem Wasserstoff, sobald er in der Atmosphäre steigt. Er mischt sich immer mehr mit der Umgebungsluft (deren Dichte hierbei leicht sinkt) und sobald die Wasserstoffkonzentration überall gleich ist, steigt er auch nicht weiter nach oben.

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Wasserstoff ist ein gas, die dichte ist sehr gering, sauerstoff ebenfalls, wasser besteht aus beiden und hat durch die wechselwirkung der Moleküle eine viel höhere dichte, deswegen steigt es nicht!

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Gewicht wird(unteranderem) durch Atome pro Volumen definiert.

Wasserstoff und Sauerstoff sind in reiner Form, bei Raumtemperatur gasförmig. Gasförmige Stoffe haben ein deutlich größeres Volumen, als feste oder flüssige. Also wenige Atome pro Volumen. So mit sind sie leichter als ihre Umgebung und werden nach oben gedrängt. Aber durch die Erdgravitation in der Atmosphäre gehalten. (Sie fliegen nicht ins Weltall ! ).

Wenn Elemente eine Verbindung eingehen, ändern sich ihre Eigenschaften komplett. H2O hat eine viel größere Dichte, da es bei Raumtemperatur flüssig ist. Dichter(Mehr Atome pro Volumen) = schwerer.

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Sehr tolle Beträge, vielen vielen dank.

Es wird aber immer noch nicht klar wieso das Wasseratom alleine, sich nicht verhält wie aufsteigendes Gas.

Mehrere zusammen halten sich durch ihre Anziehung zusammen. Ok verstanden.

Die brücken zwischen den Atomen besitzen doch selbst nicht wirklich so eine Masse damit es nach unten gezogen wird.

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Kommentar von ironworld
07.11.2016, 12:46

alles klar soweit. mein Beitrag wurde durch die App an falsche Stelle gepostet. vielen dank an alle

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Diese Frage ist entweder nicht ernst gemeint oder an Naivität kaum zu überbieten. Bei den beiden Gasen Wasserstoff und Sauerstoff einerseits und der Verbindung Wasser andererseits handelt es sich um ganz unterschiedliche Stoffe mit jeweils völlig unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften. Sie können doch nicht von den in einer Verbindung enthaltenen Elementen mit Grundschularithmetik auf die Eigenschaften der Verbindung selbst schließen! Machen Sie sich erst mal mit den einfachen physikalischen Grundbegriffen Masse, Volumen und Dichte vertraut.

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