Wasser hat wichtige Auswirkungen auf alle biologischen Systeme. Was Wasser so einzigartig macht, sind zwei sehr wichtige Eigenschaften.

Wasser ist ein polares Molekül

Ein Wassermolekül entsteht, wenn sich zwei Wasserstoffatome kovalent mit einem Sauerstoffatom verbinden. In einer kovalenten Bindung werden die Elektronen zwischen den Atomen geteilt. In Wasser ist die Aufteilung nicht gleich. Das Sauerstoffatom zieht die Elektronen stärker an als das Wasserstoffatom, wodurch das Wasser eine asymmetrische Ladungsverteilung aufweist. Moleküle, deren Enden teilweise negativ und positiv geladen sind, werden als polare Moleküle bezeichnet. Es ist diese polare Eigenschaft, die es dem Wasser ermöglicht, polare gelöste Moleküle zu trennen und erklärt, warum Wasser so viele Stoffe auflösen kann.

Wasser ist sehr kohäsiv .

Die positiven Bereiche in einem Wasser ziehen die negativ geladenen Bereiche in anderen Wässern an. Die Striche zeigen die Wasserstoffbrückenbindung. Bei einer Wasserstoffbindung wird ein Wasserstoffatom von zwei anderen Atomen geteilt. Der Donor ist das Atom, an das der Wasserstoff stärker gebunden ist. Der Akzeptor (mit einer teilweisen negativen Ladung) ist das Atom, das das Wasserstoffatom anzieht. Klicken Sie hier oder auf das Bild auf der linken Seite, um einen Film über zwei Wassermoleküle zu sehen.

Wasserstoffbrücken sind viel schwächer als kovalente Bindungen. Wenn jedoch eine große Anzahl von Wasserstoffbrückenbindungen gemeinsam wirken, tragen sie stark dazu bei. Dies ist bei Wasser der Fall.

Siehe: Wasserstoffbrückenbindungen in Wasser und Eis — Wasserstoffbrückenbindungen in Wasser und Eis mit Jsmol

Flüssiges Wasser hat eine teilweise geordnete Struktur, in der sich ständig Wasserstoffbrückenbindungen bilden und auflösen.

Sehen Sie einen Flash-Film von Wassermolekülen in Aktion.

Eis hingegen hat eine starre Gitterstruktur.

In flüssigem Wasser ist jedes Molekül mit etwa 3,4 anderen Wassermolekülen wasserstoffverbunden. Im Eis ist jedes Molekül mit 4 anderen Molekülen wasserstoffgebunden.

Vergleiche die beiden Strukturen unten. Beachte die leeren Stellen in der Eisstruktur.

In Eis Ih bildet jedes Wassermolekül vier Wasserstoffbrücken mit O—O Abständen von 2,76 Angström zum nächsten Sauerstoffnachbarn. Die O-O-O-Winkel betragen 109 Grad, typisch für eine tetraedrisch koordinierte Gitterstruktur. Die Dichte von Eis Ih beträgt 0,931 g/cm3. Im Vergleich dazu beträgt die Dichte von Wasser 1,00 g/cm3.

Es gibt elf verschiedene Formen von kristallinem Eis, die bekannt sind. Die Hexaganolform, die als Eis Ih bekannt ist, ist die einzige, die in der Natur vorkommt. Die Gitterstruktur von Eis 1h ist hier dargestellt.

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