Forscher haben das Rätsel um die Dichteanomalie des Wassers gelöst: Nicht nur die Wasserstoffbrücken-Bindung, sondern auch Van-der-Waals Kräfte sind an dieser ungewöhnlichen Eigenschaft des Wassers beteiligt. Die Kräfte, die auch Geckos an der Wand halten, beeinflussen demnach, wie flexibel die Wassermoleküle miteinander verbunden sind – und das verleiht Wasser bei vier Grad eine besonders hohe Dichte.
Wasser ist ein ziemlich ungewöhnlicher Stoff. Denn statt wie die meisten Flüssigkeiten beim Gefrieren an Dichte zu gewinnen, hat Wasser seine dichteste Konfiguration bei vier Grad plus – also wenn es noch flüssig ist. Diese Dichtanomalie sorgt dafür, dass Eis auf dem Wasser schwimmt und Seen und Tümpel im Winter selten komplett durchfrieren. Unten bleibt ein Rest dichten, flüssigen Wassers zurück.
Aber warum verhält sich Wasser so ungewöhnlich? Naheliegend wäre, den Grund bei den Wasserstoffbrückenbindungen zu suchen. Diese Bindungen bilden sich zwischen den leicht negativ geladenen Sauerstoffatomen und den eine positive Teilladung tragenden Wasseratomen der Wassermoleküle. Sie sind dafür verantwortlich, dass das Wasser einen hohen Siedepunkt hat. Die Anomalie lässt sich aber allein durch diese Bindungen nicht erklären.
Künstliche neuronale Netze zur Darstellung der Wasseratome
Christoph Dellago von der Universität Wien hat nun zusammen mit einem Forscherteam der Ruhr Universität Bochum die Dichteanomalie erneut erforscht und ist dabei auf neue Erkenntnisse gestoßen. Dafür untersuchten die Forscher die Eigenschaften von Wasser mithilfe einer Computersimulation, welche ihnen genaue Einblicke in die Bewegung der einzelnen Moleküle verschaffte.
