Wasserstoffbrückenbindungen in Wasser und Eis

Diese Seite vertieft das Verständnis von Wasserstoffbrückenbindungen am Beispiel von Wasser. Es wird erklärt, wie sich Wasserstoffbrückenbindungen zwischen Wassermolekülen ausbilden und welche Auswirkungen dies auf die Struktur von Eis hat.

Definition: Eine Wasserstoffbrückenbindung entsteht, wenn sich ein H-Atom zwischen zwei O-Atomen befindet, wobei es an eines kovalent gebunden ist und vom anderen über ein freies Elektronenpaar angezogen wird.

Jedes Wassermolekül kann insgesamt vier Wasserstoffbrücken ausbilden: zwei über seine H-Atome und zwei über die freien Elektronenpaare seines O-Atoms. Im Eis ist die maximale Anzahl an Wasserstoffbrückenbindungen ausgebildet, was zu einem regelmäßigen Gitter mit Hohlräumen führt.

Example: Die Struktur des Eises mit seinen Hohlräumen erklärt, warum Eis eine geringere Dichte als flüssiges Wasser hat und somit schwimmt.

Highlight: Mit steigender Temperatur brechen Wasserstoffbrücken auf, was das Schmelzen des Eises und die Veränderung der Dichte von Wasser erklärt. Bei 4°C hat Wasser seine größte Dichte, da frei gewordene Wassermoleküle Hohlräume besetzen können.