DIE ANOMALIE DES WASSERS

Unser allgemein bekanntes „gewöhnliches“ Wasser (H₂O) ist zwar sehr einfach aufgebaut, es besitzt aber Eigenschaften, die es von anderen Wasserstoffverbindungen unterscheiden.

Grundsätzlich ist Wasser geruch- und geschmacklos. Rein chemisch betrachtet, ist Wasser ein Molekül aus Wasserstoff und Sauerstoff mit der Formel H₂O. Dieses Molekül hat zwei Pole, und zwar eine positive Teilladung beim Wasserstoff und eine negative beim Sauerstoff. Aus dieser sogenannten „Dipolbindung“ ergeben sich viele Eigenschaften des Wassers.

Wasser ist der einzige Stoff, der in der Natur in drei verschiedenen Aggregatzuständen vorkommt:

	Fest bei < 0°C
	Tau bzw. Gefrierpunkt bei 0°C
	Flüssig von 0°C bis 100°C
	Siedepunkt bei 100°C
	Gasförmig bei > 100°C

Wasser besitzt bei 4°C seine größte Dichte. Ein Liter wasser bei 4°C ist schwerer als ein Liter Wasser am Gefrierpunkt. Außerdem erfolgt eine sprunghafte Zunahme des Volumens beim Erstarren. Es zieht sich beim Gefrieren nicht zusammen, wie jeder andere „normale“ Stoff sondern es dehnt sich aus. Dies ist der Grund, warum Eisberge auf dem Wasser schwimmen.

Die geringe Dichte von Eis hat auch die Folge, dass Teiche nie von unten her zufrieren. Das Eis garantiert an seiner Grenze zum Wasser die Gleichgewichtstemperatur von 0°C, egal wie kalt es außerhalb ist. Hinzu kommt, dass Eis ein sehr guter Wärmeisolator ist. Wasser garantiert also ideale Bedingungen für das Leben darin – nicht nur in den Ozeanen der Polarregion, sondern auch im Goldfischteich.

Zwischen 0°C und 4°C zieht sich H₂O bei Erwärmung zusammen, erst ab 4°C dehnt es sich aus. Aus diesem Grund ist Wasser auch nicht besonders gut als Flüssigkeit in einem Thermometer geeignet. Denn es würde oft die Temperatur nicht eindeutig anzeigen, da Wasser bei z.B. ca. 1°C und ca. 7°C die gleiche Ausdehnung hat.

Diese Grafik veranschaulicht die Ausdehnung des Wassers. Die x-Achse entspricht der Temperatur in °C, die y-Achse der Volumenänderung in cm³ .

Ein weiteres Beispiel für die Anomalie des Wassers ist die Frostsprengung, die entweder gezielt von Menschen betrieben wird, oder auch, manchmal zu unserem Leidwesen, von der Natur selbst.

Die Frostsprengung (KRYOKLASTIK)

Wasser hat bei 4°C seine geringste Ausdehnung (bzw. seine größte Dichte).

Die Wirkung der Frostsprengung beruht auf der Volumenzunahme von Wasser um etwa 9% bei der Kristallisation zu Eis. Hat Wasser, welches in eine Spalte oder in Porenräume eingedrungen ist, eine offene Seite, um sich beim Gefrieren dorthin auszudehnen, geschieht wenig am Gesteinsverband. Ist jedoch dieser „Ausweg“ durch bereits gebildetes Eis blockiert, werden die Porenräume und Klüfte durch das Gefrieren erweitert und schwache Zemente aufgebrochen; beim nächsten Auftauen dringt Wasser weiter ins gelockerte Gestein ein. An steilen Gebirgshängen ist deswegen die Steinschlaggefahr morgens während der täglichen Auftauphase besonders groß!

Frostsprengung ist also dort am wirksamsten, wo erstens Wasser vorhanden ist und zweitens wo häufige Temperaturdurchgänge durch den Gefrierpunkt zu verzeichnen sind: in gemäßigt hohen Breiten, in Nebelwüsten und in tropischen Hochgebirgen. Es entstehen scharfkantige Fels- und Schuttlandschaften.

Ein durch Frostsprengung zerlegter Felsblock.

Jeden Winter entstehen auch bei Arbeitsgeräten und Gartenmöbeln Schäden, weil sie im Freien aufbewahrt werden und so dem Frost ausgesetzt sind.

An dieser Latte eines Gartenstuhls ist gut zu erkennen, wie schädlich sich Kälte auf den Kunststoff auswirkt. Das Wasser dringt in die Poren ein, beim Gefrieren dehnt es sich aus und es entstehen Risse im Kunststoff.

Quellen:

http://lexikon.wasser.de

www.uni-bielefeld.de

www.gartenfreunde.de

www.wasser.de