Weshalb hat Eis eine geringere Dichte als Wasser?

4 Antworten

Vom Fragesteller als hilfreich ausgezeichnet

HI Lisa!

Auch wenn es in den Formeln nicht so ganz den Eindruck macht, ein Wassermolekül. ist ziemlich kugelförmig. Und Kugeln kann man mit 12 Kugeln umgeben, die die innere und einander berühren. Nennt sich dichteste Kugelpackung, gibt es in 2 Hauptvarianten und tritt bei vielen Metallen und Salzen auf.

Eine Wasserstoffbrückenbindung kann ein Wassermolekül aber nur zu 4 Nachbarn aufbauen. Und die tun das daher auch, wenn sie nicht gehindert werden. Und Hinderungsgründe gibt es 2:

  • Wenn es zu warm wird, schwingen die Moleküle so stark, dass die Bindungen aufreißen. Und wenn die aufgerissen sind, halten sich Moleküle auch nicht mehr an die An- oder Abstandregeln. Daher schmilzt es beim Schmelzpunkt
  • Durch starken Druck kann man die Wassermoleküle soweit zusammenschieben, dass die Bindungen nicht mehr greifen. Daher schmilzt Eis unter Druck.

Und Wasser hat bei 4°C die höchste Dichte, weil es sich als Flüssigkeit doch verändert. Denn beim Schmelzen bricht die Ordnung des Eises nicht vollständig zusammen, nur im großen Maßstab. Im kleinen Maßstab, so etlche bis zig, behalten die Wassermoleküle die Eisstruktur bei. Die Bereiche werden natürlich mit wachsender Temperatur kleiner.

Von 0 bis 4°C ist die Verdichtung durch den weiter fortlaufenden Zerfall der EIs"krümel" noch stärker, danach überwiegt die normale Wärmeausdehnung.

Und falls es dich oder sonst jemanden interessiert, auch die unerwartet hohe Wärmekapazität des Wasser hat mit diesen Clustern von eisartig gebunden Molekülen zu tun. Denn die Cluster schwingen, und in ihrem Innern die Moleküle.

Gruß, Zoelomat

"Eiskrümel" ? , na ja, wäre es nicht präziser, die mit einer Volumevergrößerung einhergehende Umorientierung von Dipolkräften zu Wassersuffbrückenbindungen ins Spiel zu bringen?

0

das merkst schon daran das es auf wasser schwimmt,folgedessen hat es ein um 11%größeres volumen

a) Wasser verändert sich auch bei hohen Temperaturen. Dass Wasser bei 4°C die geringste Dichte hat, nennt man die Anomalie des Wassers, kannst du selber googeln oder bei wiki nachlesen:
http://de.wikipedia.org/wiki/Dichteanomalie

b) das hängt mit den beiden widerstrebenden Kräften zusammen. Die eine ist die Eigenbewegung der Moleküle durch die Temperatur, die dafür sorgt, dass sich die Moleküle voneinander losreißen möchten. Die andere Kraft geht von den Dipolen in der Wasserstoffbrückenbindung aus, die die Moleküle aneinanderbinden. Beo 0°C wird die Bewegungsenergie der Moleküle so klein, dass die Anziehungskräfte der Dipole überwiegen. Dadurch ensteht ein Kristall.

Wasser hat seine geringste Dichte bei 4 Grad Celsius. Wird es waermer, dehnt es sich leicht aus. Wird es kaelter, dehnt es sich aber auch aus.

Sich ausdehnen bei gleich bleibender Anzahl der molekuehle heisst auch, dass die Dichte nachlaesst. Das ist unanhaengig vom Aggregatzustand. Deshalb platzen Glasflaschen auch, wenn man sie mit Wasser gefuellt einfriert.

Was möchtest Du wissen?