Wassermolekül

Wassermolekül (chemische Formel H2O) besteht aus zwei Wasserstoffatomen, die kovalent an ein Sauerstoffatom gebunden sind. Die Molekülmasse beträgt etwa 18,015 u. Das Sauerstoffatom trägt zwei freistehende Elektronenpaare, wodurch das Molekül eine charakteristische geknickte Form erhält.

Geometrisch wird das Molekül als geknickt (V-förmig) beschrieben. Der Bindungswinkel O-H beträgt rund 104,5 Grad. Das Molekül ist polar; durch die höhere Elektronegativität des Sauerstoffs entsteht ein Dipolmoment von ca. 1,85 Debye. Diese Polarität begünstigt die Bildung von Wasserstoffbrücken.

Wasser bildet starke Wasserstoffbrücken zwischen Molekülen, was zu einem durchgehenden Netz führt, das viele Eigenschaften der Substanz prägt. So hat Wasser einen hohen Siedepunkt (100°C bei Normaldruck), eine ausgeprägte Oberflächenspannung und eine hohe spezifische Wärmekapazität (ca. 4,18 J/g·K). Die Dichte von Wasser erreicht bei ca. 4°C ihr Maximum; beim Gefrieren nimmt seine Dichte ab, so dass Eis eine geringere Dichte besitzt als flüssiges Wasser. Wasser zeigt außerdem eine Autoprotolyse: 2 H2O ⇌ H3O+ + OH−, was den pH-Wert von Lösungen beeinflusst.

Vorkommen und Bedeutung: Wasser ist die häufigste Flüssigkeit der Erdoberfläche und zentrale Grundlage biologischer Prozesse. Es dient als universelles Lösungsmittel für viele anorganische und organische Substanzen und beteiligt sich in Reaktionen als Reaktionsmedium oder Reaktant. Isotope wie schweres Wasser D2O kommen natürlich und in der Forschung vor.