Was die Siedetemperatur von Molekülen beeinflusst
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Polarität
Wasserstoffbrückenbindung
Oberflächenspannung
Betrachtet man die Siedetemperaturen von verschiedenen Wasserstoff-Verbindungen, so zeigt sich deutlich die Wirkung der Wasserstoffbrückenbindung und ihre Auswirkung auf die Werte.
![Siedetemperaturen mit H-Brücke.png](/images/thumb/e/e0/Siedetemperaturen_mit_H-Br%C3%BCcke.png/600px-Siedetemperaturen_mit_H-Br%C3%BCcke.png)
![Anziehung Wasserteilchen.png](/images/b/bc/Anziehung_Wasserteilchen.png)
![WassermoleküleInTröpfchen-2.svg](/images/thumb/a/a7/Wassermolek%C3%BCleInTr%C3%B6pfchen-2.svg/300px-Wassermolek%C3%BCleInTr%C3%B6pfchen-2.svg.png)
Weitere Bilder zur Oberflächenspannung:
![Surface tension March 2009-3.jpg](/images/thumb/a/a8/Surface_tension_March_2009-3.jpg/400px-Surface_tension_March_2009-3.jpg)
![PotamogetonNatans2.jpg](/images/thumb/f/f4/PotamogetonNatans2.jpg/500px-PotamogetonNatans2.jpg)
Übrigens gibt es noch einen Stoff, der eine höhere Oberflächenspannung hat als Wasser, nämlich Quecksilber. Man erkennt dies an den typischen runden Tröpfchen, die Quecksilber auch auf einem Untergrund ausbildet.
Dar Grund für die diese hohe Oberflächenspannung ist aber nicht eine Wasserstoffbrückenbindung. Vielmehr hat es damit zu tun, dass Quecksilber ein Metall ist. De Zusammenhalt der einzelnen Atome geschieht durch eine sogenannte Metallbindung, bei der sich quasi eine Kugelwolke um alle Atomkerne bildet.
Die Flash-Lerngeschichte Die Oberflächenspannung des Wassers erläutert die Ursache der Oberflächen-Spannung noch einmal ausführlich.
Dichteanomalie des Wassers
Wasser zeigt eine Besonderheit, wenn man die Dichte bei verschiedenen Temperaturen betrachtet. Eine Besonderheit, die es bei keinem anderen Stoff in der Art gibt. Üblicherweise ist es so, dass sich die Dichte eines Stoffes bei sinkender Temperatur erhöht. Grund dafür ist, dass die Teilchen bei sinkenden Temperaturen immer langsamer werden und dadurch näher zusammenrücken können. Da sich dabei das Volumen verringert, wird die Dichte größer, denn die Dichte wird ja berechnet durch
Bei Wasser ist das nicht so. Es hat seine höchste Dichte bei 4°C. Dagegen ist die Dichte bei festem Wasser, also Eis, sehr viel geringer. Hexan verhält sich "normal". Man erkennt, dass die Dichte sich mit der Temperatur kontinuierlich verändert: Je wärmer, desto kleiner wird die Dichte, denn bei einer schnelleren Bewegung brauchen die Teilchen mehr Platz, das Volumen vergrößert sich und so wird der Bruch kleiner.
![Density of ice and water (de).svg](/images/thumb/8/84/Density_of_ice_and_water_%28de%29.svg/550px-Density_of_ice_and_water_%28de%29.svg.png)
![Masse volumique hexane.svg](/images/thumb/f/f4/Masse_volumique_hexane.svg/380px-Masse_volumique_hexane.svg.png)
Im Film zeigt sich dies deutlicher. Man vergleicht das Verhalten von Wasser, mit Wachs und Eisessig (99%iger Essig). Weil die Dichte von Eis geringer ist als die Dichte des umgebenden Wassers kann es im Wasser schwimmen. Beim Wachse und beim Eisessig ist es anders. Die Dichte der Feststoffe ist größer als die der Flüsigkeiten und deshalb gehen sie unter.
Auch dieses Wasserphänomen lässt sich mit Hilfe der Wasserstoffbrücken erklären. Dazu der folgende Film:
Erklärung: Beim Abkühlen bewegen sich die Wassermoleküle immer langsamer. Die relativ starke Wasserstoffbrücken-Bindung bewirkt die Anordnung der Moleküle in einem sechseckigen Wabengitter. So ist zwischen den Molekülen recht viel Platz. Dieser Platz bewirkt, dass das Volumen viel größer ist als man es erwarten würde. Wird dagegen die Bewegung der Teilchen zu schnell, so zerfällt das Gitter und die Wassermoleküle haben keinen festen Platz mehr. Sie sind enger beieinander und so hat das Wasser bei einer Temperatur knapp über dem Gefrierpunkt ein höhere Dichte (also kleineres Volumen). Beim Abkühlen nehmen die Wassermoleküle wieder von alleine die Position im Wabengitter ein.
Bedeutung der Wasserstoff-Brücken in Bio-Molekülen
- Proteine: Stabilisierung von Sekundärstrukturelementen wie α-Helix und β-Faltblatt, sowie der Tertiärstruktur und Quartärstruktur.
- DNA: komplementäre Basenpaarung innerhalb der Doppelhelix; die beiden DNA-Stränge werden von den Wasserstoffbrückenbindungen zusammengehalten.