Archiv: Wasserstrudel | Copyright: grenzwissenschaft-aktuell.deStanford/ USA - Ein internationales Team Wissenschaftsteam am "Stanford Synchrotron Radiation Lightsource" (SSRL) hat herausgefunden, dass die Molekülstruktur von flüssigem Wasser komplexer ist, als von der derzeitigen Lehrmeinung vertreten. Zugleich belegen die Ergebnisse der Forscher, dass ein bislang als veraltet bzw. als falsch gegoltenes Modell der Molekülstruktur des Wassers genauer ist, als das derzeit akzeptierte.
Wie die Forscher um Ling Fu vom französischen "Centre National de la Recherche Scientifique"(CNRS), Arthur Bienenstock und Sean Brennan mittels einer Röntgenstrahlmessung festgestellt haben, betragen die Entfernungen zwischen den tetraedrisch angeordneten Wassermolekülen in einem Wasserstrahl 0,28 und 0,45 Nanometer.
Diese Messungen schienen zunächst das derzeitig weitestgehend akzeptierte Lehrmodell zu bestätigen, laut dem Wasser aus einer Gruppe von Wassermolekülen besteht, die in einer tetraedrischen Anordnung gehalten werden. Hier wird das Molekül im Zentrum des Tetraeders von vier anderen Molekülen im Abstand der kürzeren Länge (0,28) getrennt, während jedes dieser vier Moleküle wiederum um die längere Distanz (0,45) von den anderen entfernt ist.
Bei ihren Messungen entdeckten die Forscher jedoch, dass einige Moleküle um eine dritte, mittlere Distanz zu den anderen entfernt liegen: 0,34 Nanometer. Die Existenz dieser dritten Abstandslänge, findet sich zwar nicht mehr in den aktuellen Modellen, wurde jedoch schon 1938 beschrieben. Weitere Experimente in den 1960er und -70er Jahren schienen sie bereits bestätigt zu haben, wurden später jedoch wieder verworfen und als Fehler in der Analyse der Messungen gedeutet.
"Unser Nachweis dieser Zwischenabstandsmaßes durch modernste Technologie legt nahe, dass die Komplexität der Molekülstruktur von Wasser über das derzeitig akzeptierte Modell hinausgeht", so Fu. Die Messergebnisse legen nahe, dass die Struktur von flüssigem Wasser nicht eindeutig tetraedrisch ist, sondern über die Form dieses Körpers hinausgeht. Da die Messung allerdings nur auf die Abstände zwischen den Molekülen beschränkt war, sind noch lange nicht alle Fragen rund um den molekularen Aufbau des Wasser gelöst und weitere Untersuchungen notwendig, gestehen auch die Forscher ein.
Tatsächlich ist das Verständnis der Struktur von Wasser keine leichte Aufgabe. Befindet sich Wasser in seiner gefrorenen und somit festen Form, bilden die Moleküle ein enges tetraerderförmiges Gitter. Laut dem derzeitigen Modell sollte auch die Struktur von flüssigem Wasser diesem Aufbau sehr ähnlich, jedoch weniger klar strukturiert sein, da Wärme Unordnung erzeugt und die Bindungen aufbricht. In flüssigem Wasser würde die Tetraeder-Struktur also ihren Halt verlieren und mit zunehmender Temperatur zerbrechen, obwohl die Moleküle auch weiterhin dazu tendieren, die Tetraeder-Struktur soweit wie möglich aufrecht zu erhalten.
Die neuen Messungen stellen nun einen Knick in dieser theoretischen Modellvorstellung dar, der eine weitere Strukturform erfordert. Die größere Dichte von flüssigem Wasser legt die Vorstellung nahe, dass die Moleküle enger zusammen gepackt sind als im einfachen Tetraederaufbau von Eis. Tatsächlich können die neuen Daten dazu beitragen, zu verstehen, wie ein solcher Aufbau zustande kommen kann.
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Wasser-Doku: Unser Wissen ist ein Tropfen
26. März 2009
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Quellen: physorg.com / grenzwissenschaft-aktuell.de / ssrl.slac.stanford.edu
