Wasserstruktur

Es gibt viel über die Struktur von Wasser zu berichten, wir möchten hier besonders auf die Wasserstruktur in Bezug auf die Bildung von sogenannten Wasserclustern eingehen.

Zunächst einmal die Frage „Was sind Wassercluster“ ?

Das Wassermolekül wird chemisch als H²O abgekürzt. Wenn wir das chemische Model der Stoffe als Grundlage heranziehen Wasser zu untersuchen, dann besteht  das Wassermolekül aus zwei positiv geladenen Wasserstoff und einem negativ geladenen Sauerstoff-Atom. Der Winkel zwischen den beiden Wasserstoff-Atomen beträgt ca. 104(º) Grad. Wegen diesem Winkel zwischen den Wasserstoff-Atomen bezeichnet man das Wassermolekül als Di-Pol.

Grob und sehr vereinfacht ausgedrückt, könnte man also sagen:

Das Wassermolekül ist auf der einen Seite positiv und auf der anderen Seite negativ geladen. Nun ziehen sich die jeweils gegenteilig geladenen Wassermoleküle an, hierbei entstehen sogenannte Wasserstoffbrücken. Diese Wasserstoffbrücken oder auch Cluster genannt, sind nicht sehr beständig. Die Wassermoleküle gehen ständig neue Bindungen ein, dennoch entstehen ganze Molekülhaufen, zum Teil mit mehr als 500 Wassermolekülen.

Es gibt aber auch noch andere chemische Stoffe im Wasser, heute können bis zu 2000 weitere Stoffe in Wasser nachgewiesen werden, wie z.B. Salze, Mineralien, Metalle, Bakterien, Keime oder auch künstlich hergestellte Stoffe. Das Wassermolekül geht auch mit diesen Stoffen Bindungen ein.

Die Tendenz zur Clusterbildung des Wassers wird wesentlich größer wenn das Wasser nicht frei, ohne Druck, fließen kann. In unseren Wasserleitungen wird das Wasser unter hohem Druck über sehr lange Wege gepumpt. Es neigt also zur vermehrten Clusterbildung.

Weshalb ist das wichtig?

Wasserstoffbrücken sind keine statischen Gebilde, sondern verändern ständig Ihre Form. Es verlassen einige Wassermoleküle diese Wasserstoffbrücken und andere kommen dafür wieder dazu. Aber in der Summe (Größe) der Wasserstoffbrücken bleiben diese Brücken annähernd gleich. Bei diesem Wechsel (verlassen / hinzukommen) wird ein wenig Energie frei. Diese Energie muss später, zur Verkleinerung der Wasserstoffbrücken, wieder zugeführt werden.

Die Natur ist immer bemüht die großen Wasserstoffbrücken wieder aufzulösen, dies geschieht bei frei fließendem Wasser automatisch. Zum einen kann sich das Wasser frei bewegen, ohne Druck, hierbei kann man gut die entstehenden Wirbel beobachten. Zum anderen erhält das Wasser dadurch Sauerstoff und kann sich damit selbst reinigen. Die Erwärmung des Wassers durch die Sonne, liefert Energie zur Auflösung der Wasserstoffbrücken. Es ist anzunehmen, das Wasser welches durch seine Eigendynamik Clusterbildung gering hält, natürlicher ist als Wasser dass zur Clusterbildung neigt.

Große Wassertropfen, kleine Wassertropfen

Ein weiterer Punkt, der die Qualität von Wasser auszeichnet, ist die innere Wasseroberfläche. Wassertropfen setzen sich aus unzähligen Wassermolekülen zusammen. Dabei werden die Wassermoleküle im inneren des Tropfens stärker aneinander gebunden als die Moleküle im äußeren Bereich des Tropfens. Diese Kräfte zwischen den Molekülen wird „Kohäsionskraft“ genannt. Diese Kohäsionskräfte sagen auch etwas über die Bindungsenergie des Wassermoleküls aus. Dabei gilt, je stärker die Kohäsionskraft ist umso größer ist die Bindungsenergie des Wassermoleküls. Bei großen Wassertropfen (kleine innere Oberfläche, hohe Bindungsenergie) befinden sich weniger Wassermoleküle im äußeren Bereich des Tropfens als bei vielen kleinen Wassertropfen (große innere Oberfläche, geringe Bindungsenergie).

Vereinfacht könnte man sagen:

Große Wassertropfen sind träger und reaktionsloser als kleine Wassertropfen. Während kleine Wassertropfen, die sich aus weniger Wassermolekülen zusammen setzen, reaktionsfreudiger oder auch „lebendiger“ sind.