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Wasser - das unbekannte Element

(von Hermann Kuhn)

Über Wasser wissen wir kaum mehr, als daß es uns zumeist in flüssiger Form begegnet und die Chemie es mit der Formel “H2O” beschreibt.

Wasser - genauer betrachtet - wird jedoch zu einer faszinierenden Substanz, die sich elegant über viele grundlegende Gesetze der Chemie hinwegsetzt, äußerst seltsame, ja fast mysteriöse Eigenschaften hat und der Wissenschaft immer noch Rätsel aufgibt.

 

Der blaue Planet

Drei Viertel unserer Erdoberfläche sind von Wasser bedeckt. Wie beeindruckend diese Tatsache ist, wird uns erst dann richtigt bewußt, wenn wir die spektakulären Bilder betrachten, die uns von außerhalb der Atmosphäre übermittelt werden. Sie offenbaren einen blauen Planeten von strahlender Schönheit, über dessen schimmernden Wasserflächen blendendweiße Wolken schweben.

Wasser ist der Stoff, aus dem unser Körper zu zwei Dritteln besteht.

Wasser ist der Stoff, von dem wir täglich zwei Liter direkt oder indirekt zu uns nehmen - mehr als die Menge unserer festen Nahrung.

Und Wasser ist der Stoff, ohne den wir maximal nur vier Tage leben können.

Auf unserem Planet Erde bedeutet Wasser daher Leben.

 

Gegen alle Regeln

In unseren Breitengraden steht Wasser in fast unbegrenzten Mengen zur Verfügung. Völlig selbstverständlich trinken, kochen und waschen wir mit Wasser - und in unserer Freizeit schwimmen wir sogar darin.

Wasser ist auch eines unserer beliebtesten Dauerthemen. Wie gerne reden wir über Gewitter, Wolkenbrüche, Dauerregen, Schnee, Eis - das heißt über Wasser in Form von Wetter.

Manchmal - bei Überschwemmungen, Wolkenbrüchen und Schneekatastrophen, - kann uns Wasser sogar zu viel werden. Wir “schwimmen” also im Wasser, machen uns aber nur selten Gedanken darüber.

Doch wußten Sie, daß sich Wasser äußerst seltsam benimmt, gegen fast alle bekannten Gesetze der Physik und Chemie verstößt und in vielen Teilaspekten überhaupt nicht erforscht ist?

 

Mendelejews Entdeckung

Als vor über 100 Jahren der russische Physiker Mendelejew nach dem System suchte, das den Grundbausteinen unseres Universums - den sogenannten “Elementen” - zugrunde liegt, entdeckte er, daß sich bestimmte wichtige Eigenschaften der Elemente periodisch wiederholen.

Diese sich wiederholenden Eigenschaften brachten ihn auf die geniale Idee, die Elemente tabellenartig so anzuordnen, daß alle Elemente, die die gleichen Eigenschaften besitzen, untereinander stehen. Er fand das “Periodische System der Elemente”.

Aus diesem “periodischen System der Elemente” hätten sich nun eigentlich auch die Eigenschaften von Wasser ergeben müssen. Doch das Wasser spielte nicht mit. Es verhielt sich gegen jede Regel. Hier einige Beispiele:

  • Nach den Gesetzen der Physik müßte Wasser bereits bei minus 46 Grad (Celsius) anfangen zu kochen und nicht erst bei plus einundert Grad
  • Die größte Dichte von Wasser liegt nicht, wie zu erwarten, bei seinem Gefrierpunkt, d.h. bei null Grad Celsius, sondern bei ca. plus vier Grad
  • Fast alle Substanzen dehnen sich aus, wenn man sie erhitzt - wir kennen diesen Effekt von unseren Quecksilberthermomethern. Wasser jedoch beginnt zu schrumpfen, wird vom Volumen her kleiner, je mehr Wärme es aufnimmt. Es verdichtet sich sozusagen
  • Auch die Umkehrung ist richtig: Normalerweise werden Substanzen beim Abkühlen vom Volumen her kleiner. Nicht jedoch Wasser - je mehr Wärme wir herausziehen, desto mehr dehnt es sich aus
  • Und noch ein weiterer Punkt: Wenn wir eine Substanz unter Druck setzen, dann erhöht sich normalerweise deren Temperatur. Wasser jedoch können wir beliebig hohem Druck aussetzen, seine Temperatur steigt nie über 35,6 Grad Celsius
  •  

    Was sagt die Wissenschaft zu diesen Seltsamkeiten?

    Um 1790 entdeckte Lavoisier - der eigentliche Begründer der Wasserchemie - , daß Wasser sich durch die chemische Formel H2O darstellen läßt. Allzu viel weiter kam er mit seinen Forschungen jedoch nicht, da er in den Wirren der Französischen Revolution der Guillotine zum Opfer fiel.

    Seit dieser Zeit hat sich die Wissenschaft zwar auf der Basis H2O ausführlich mit den chemischen Eigenschaften des Wassers beschäftigt, darüber hinaus aber kaum untersucht, warum es sich auf physikalischer Ebene so seltsam verhält.

    Erst 1967 hat beispielsweise der Physiker Pauling die Frage endgültig beantworten können, warum Wasser überhaupt flüssig ist - nach den physikalischen Gesetzen müßte es eigentlich einen festen Block bilden.

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    Geschichte der Wassernutzung

    Wasser: Sprachliche Herkunft

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