Wasserstoffbrücken: Warum Wasser besonders ist
Wassermoleküle ziehen sich gegenseitig an. Diese Anziehung heißt Wasserstoffbrücke. Sie erklärt viele besondere Eigenschaften des Wassers.
Das lernst du heute
- Ich kann beschreiben, wie eine Wasserstoffbrücke entsteht.
- Ich kann Eigenschaften des Wassers mit Wasserstoffbrücken erklären.
- Ich kann Wasserstoffbrücken von Elektronenpaarbindungen unterscheiden.
Das brauchst du schon: Vielleicht hilft dir zuerst eine dieser Lektionen: Wasser: ein Dipol, Besonderes Wasser: Anomalie und Lösungsmittel
Wassermoleküle sind Dipole und ziehen sich gegenseitig an. Das H-Atom (δ+) eines Moleküls wird von einem freien Elektronenpaar am Sauerstoff (δ−) eines Nachbarmoleküls angezogen. Diese Anziehung heißt Wasserstoffbrücke. Sie liegt zwischen den Molekülen, nicht in ihnen. Sie ist viel schwächer als eine Elektronenpaarbindung. Wasserstoffbrücken gibt es, wenn ein H-Atom an ein Atom mit sehr großer EN gebunden ist, vor allem an O, N oder F. Ein Wassermolekül kann bis zu vier Wasserstoffbrücken bilden. Daraus folgt: Wasser hat für seine kleine Masse einen hohen Siedepunkt. Eis hat ein Gitter mit Hohlräumen und schwimmt. An der Oberfläche halten die Moleküle zusammen, wie eine dünne Haut. Wasser nimmt viel Wärme auf, bevor es heiß wird.
| Stoff | Molare Masse in g/mol | Siedetemperatur in °C |
|---|---|---|
| Methan (CH₄) | 16 | −162 |
| Schwefelwasserstoff (H₂S) | 34 | −60 |
| Wasser (H₂O) | 18 | 100 |
Siedetemperaturen vergleichen
- Schwefelwasserstoff (34 g/mol) siedet bei −60 °C.
- Wasser ist leichter (18 g/mol), siedet aber bei 100 °C. Das sind 100 − (−60) = 160 Grad mehr.
- Erklärung: Zwischen Wassermolekülen wirken Wasserstoffbrücken. Beim Sieden muss man sie lösen. Das braucht viel Energie.
- Beim Sieden bleibt jedes Molekül ganz. Die O–H-Bindungen bleiben erhalten.
Ich verstehe das noch nicht
Such dir aus, was dir hilft.
Noch einfacher erklärt
Wassermoleküle ziehen sich an.
Diese Anziehung heißt Wasserstoffbrücke.
Sie macht Wasser besonders.
Ein Beispiel
Ein Wassertropfen auf einem Blatt bleibt rund. Die Wassermoleküle halten durch Wasserstoffbrücken zusammen.
Schritt für Schritt
Wir erklären eine Eigenschaft mit Wasserstoffbrücken
- Nenne die Eigenschaft, zum Beispiel den hohen Siedepunkt.
- Frage: Welche Anziehung zwischen den Molekülen muss überwunden werden?
- Zwischen Wassermolekülen wirken Wasserstoffbrücken.
- Sie sind so stark, dass man viel Energie braucht, um sie zu lösen. Das erklärt die Eigenschaft.
Mit einem Bild erklärt
| Eigenschaft | Erklärung mit Wasserstoffbrücken |
|---|---|
| hoher Siedepunkt | Viele Brücken müssen zum Sieden gelöst werden. |
| Eis schwimmt | Im Eis halten die Brücken ein Gitter mit Hohlräumen. |
| Wasserläufer tragen | Die Oberflächenmoleküle halten zusammen wie eine dünne Haut. |
| Wärme speichern | Ein Teil der Energie löst Brücken. Das Wasser wird langsamer warm. |
Zur Grundlage zurück
- Wasser: ein Dipol – Du weißt, dass Wasser ein Dipol ist.
- Besonderes Wasser: Anomalie und Lösungsmittel – Du kennst die Anomalie des Wassers.
Jetzt zusammen
Wir lösen die Aufgabe gemeinsam. Nutze die Hilfen, wenn du sie brauchst.
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Lösung: Eine Anziehung zwischen zwei Molekülen
Jetzt du
Jetzt probierst du es allein.
Um wie viele Grad liegt die Siedetemperatur von Wasser (100 °C) über der von Schwefelwasserstoff (−60 °C)?
Zeig mir den ersten Schritt
Rechne 100 − (−60).
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Lösung: 160
100 + 60 = 160 Grad.
Tipp: Frage immer: Welche Anziehung zwischen den Molekülen muss überwunden werden? Bei Wasser sind es die Wasserstoffbrücken.
Merksatz: Wasserstoffbrücke: Anziehung zwischen dem H-Atom (δ+) eines Moleküls und einem freien Elektronenpaar am O-Atom (δ−) eines anderen Moleküls.
Typischer Fehler: Viele denken, beim Verdampfen zerfallen Wassermoleküle in Wasserstoff und Sauerstoff. Es werden nur die Wasserstoffbrücken zwischen den Molekülen gelöst. Die Moleküle bleiben ganz.
Mini-Quiz
5 kurze Fragen, ohne Noten. Bei jeder Frage kannst du dir die Lösung ansehen.
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Lösung: Stimmt nicht
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Lösung: 4
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Lösung: Im Eis halten Wasserstoffbrücken die Moleküle in einem Gitter mit Hohlräumen. Eis hat darum eine kleinere Dichte
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Lösung: Methan (CH₄)
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Lösung: Die Wassermoleküle an der Oberfläche halten durch Wasserstoffbrücken fest zusammen
Geschafft
Wasserstoffbrücken sind Anziehungen zwischen Molekülen mit H–O-, H–N- oder H–F-Bindungen. Sie sind viel schwächer als Elektronenpaarbindungen. Sie erklären den hohen Siedepunkt, das schwimmende Eis, die Oberflächenspannung und die große Wärmeaufnahme des Wassers.
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