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Chemie

Wasserstoffbrücken: Warum Wasser besonders ist

Wassermoleküle ziehen sich gegenseitig an. Diese Anziehung heißt Wasserstoffbrücke. Sie erklärt viele besondere Eigenschaften des Wassers.

  • ca. 11 Minuten
  • Klasse 9
  • Niveau: Standard

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.

StoffMolare Masse in g/molSiedetemperatur in °C
Methan (CH₄)16−162
Schwefelwasserstoff (H₂S)34−60
Wasser (H₂O)18100

Siedetemperaturen vergleichen

  1. Schwefelwasserstoff (34 g/mol) siedet bei −60 °C.
  2. Wasser ist leichter (18 g/mol), siedet aber bei 100 °C. Das sind 100 − (−60) = 160 Grad mehr.
  3. Erklärung: Zwischen Wassermolekülen wirken Wasserstoffbrücken. Beim Sieden muss man sie lösen. Das braucht viel Energie.
  4. 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

Beispiel

Ein Wassertropfen auf einem Blatt bleibt rund. Die Wassermoleküle halten durch Wasserstoffbrücken zusammen.

Schritt für Schritt

Wir erklären eine Eigenschaft mit Wasserstoffbrücken

  1. Nenne die Eigenschaft, zum Beispiel den hohen Siedepunkt.
  2. Frage: Welche Anziehung zwischen den Molekülen muss überwunden werden?
  3. Zwischen Wassermolekülen wirken Wasserstoffbrücken.
  4. Sie sind so stark, dass man viel Energie braucht, um sie zu lösen. Das erklärt die Eigenschaft.

Mit einem Bild erklärt

EigenschaftErklärung mit Wasserstoffbrücken
hoher SiedepunktViele Brücken müssen zum Sieden gelöst werden.
Eis schwimmtIm Eis halten die Brücken ein Gitter mit Hohlräumen.
Wasserläufer tragenDie Oberflächenmoleküle halten zusammen wie eine dünne Haut.
Wärme speichernEin Teil der Energie löst Brücken. Das Wasser wird langsamer warm.

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Jetzt zusammen

Wir lösen die Aufgabe gemeinsam. Nutze die Hilfen, wenn du sie brauchst.

Was ist eine Wasserstoffbrücke?
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Lösung: Eine Anziehung zwischen zwei Molekülen

Üben

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.

Prüfen

Mini-Quiz

5 kurze Fragen, ohne Noten. Bei jeder Frage kannst du dir die Lösung ansehen.

Frage 1 Beim Sieden von Wasser werden O–H-Elektronenpaarbindungen gespalten.
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Lösung: Stimmt nicht

Frage 2 Wie viele Wasserstoffbrücken kann ein Wassermolekül höchstens bilden?
Lösung ansehen

Lösung: 4

Frage 3 Warum schwimmt Eis auf Wasser?
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Lösung: Im Eis halten Wasserstoffbrücken die Moleküle in einem Gitter mit Hohlräumen. Eis hat darum eine kleinere Dichte

Frage 4 Welcher Stoff bildet zwischen seinen Molekülen keine Wasserstoffbrücken?
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Lösung: Methan (CH₄)

Frage 5 Warum kann ein Wasserläufer auf dem Wasser laufen?
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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.

Zum Schluss

Kannst du das schon?

Hake ab, was du schon kannst. Was noch fehlt, schaust du dir einfach noch einmal an.

Zum Ausdrucken

Übungsheft Moleküle und Wasser: Elektronen teilen

Kurz erklärt, 46 Aufgaben in drei Stufen und alle Lösungen. Kostenlos.

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