Wasserstoffbrückenbindungen und Cluster

Eingestellt von am 18.04.2013
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Heute, im zweiten Teil unserer Reihe „Wasser ist Leben“ geht es, wie angekündigt, um die sog. „Wasserstoffbrückenbindungen“.

Und außerdem um „Cluster“.

Los geht’s!

Wasserstoffbrückenbindungen

Wasserstoffbrückenbindungen sind schwache Wechselwirkungen, die aufgrund des Dipolcharakters eines Wassermoleküls, einer OH- oder einer NH-Gruppe entstehen. Entscheidend ist: Sauerstoff bzw. Stickstoff ziehen mit ihrer großen Elektronegativität das jeweilige Bindungselektronenpaar zu sich heran. Die Folge: Sauerstoff bzw. Stickstoff bekommen eine negative, Wasserstoff eine positive Teilladung.

Zu einer „Brückenbindung“ kommt es, wenn diese Wasserstoffatome in die Nähe der negativen Teilladung eines anderen Dipols kommen. Dann nämlich macht es „klick“ … und es entsteht eine Dipol-Dipol-Wechselwirkung bzw. Wasserstoffbrückenbildung!

Genau genommen entsteht nicht nur eine (1) Brückenbindung, sondern derer viele – unzählig viele: ein „Cluster“ (engl. „cluster“ = Traube, Haufen) entsteht.

Diese Cluster bilden im Raum Formen von „gestapelten“ Tetraedern aus Wassermolekülen.

Ein exakt solches Cluster entsteht, wenn wir eine Himalaya- oder Steinsalzsole für unseren grünen Smoothie herstellen. Dann nämlich geben wir Salz (Na+ CL-) in Wasser (H2O). Die Folge: Wasser wirkt als Lösungsmittel und löst den Feststoff Salz (Natrium-Chlorid) blitzschnell auf. 1 Na+ holt sich dazu dazu 2 Wasseratome, 1 Cl- 6 Wasseratome. Im Ergebnis findet sich ein ganzer Haufen von tetraederartig „gestapelten“ Molekülen zusammen: das Cluster.

Die Bindungskräfte von Wasserstoffbrückenbindungen sind schwach – oder besser: nur einen Bruchteil so stark wie die Bindungskräfte innerhalb des Wassermoleküls. Sie können also problemlos auf- und auch wieder abgebaut werden. Diese Eigenschaft spielt eine entscheidende Rolle bei physiologischen Reaktionen: (komplexe) Moleküle können sehr schnell aufgebrochen und neu aufgebaut werden. (Ständige) Auflösung und Neubildung also … das ist die Essenz der Biochemie des Lebens!

Anders ausgedrückt: Wasser ist immer nur kurzfristig frei. Hinzu kommt: Es kann mit (fast) jedem … und lässt wahrlich „nichts“ anbrennen! 

Physikalische Eigenheiten des Wassers

Wasser ist irgendwie anders. Es ist besonders. Ganz besonders anders sind seine hohen Schmelz- und Siedepunkte sowie seine Dichte.

Schmelz-, Siedepunkt und Dichte würden anders aussehen, wenn Wasser keine dreidimensionaleVerkettung von Wassermolekülen über Wasserstoffbrückenbindungen ausbilden würde. Dann nämlich würde Wasser einen Schmelzpunkt von -100 °C aufweisen und einen Siedepunkt von -80 °C!

Unvorstellbar.

Auch die Dichte von Wasser liegt nicht – wie zu erwarten – bei seinem Gefrierpunkt, d.h. bei 0 °C, sondern bei ca. 4 °C.

Ein letztes Beispiel: Eis, das nach „normalen Regeln“ schwerer als Wasser sein und folglich untergehen müsste, verfügt aufgrund der Bilddung von Clustern über Hohlräume, die es zusammen mit seiner spezifischen Dichte, leichter und nicht etwa schwerer als Wasser machen. Die Folge: Eis „schwimmt“ auf Wasser!

Übrigens: Insgesamt unterscheidet man 63 sog. „Anomalien des Wassers“ …

Es ist (A) den Wasserstoffbrückenbindungen, d.h. der elektrischen Spannung zwischen Wasserstoff- und Sauerstoffseite, (B) der geometrischen Struktur sowie (C) der Möglichkeit, dass Wasserstoffprotonen und -elektronen zwischen den Wassermolekülen „wandern“ geschuldet, dass sich Wasser nicht um die aus der molaren Masse abgeleiteten „normalen“ chemischen bzw. physikalischen Regeln kümmern muss.

Noch ein allerletztes Wort zur Größe der Wassercluster.

Je kleiner die Wassercluster sind, desto besser können sie Stoffe lösen. Der Grund: Wasser reagiert nur an der Oberfläche der Wassercluster. Kleine Cluster weisen also eine im Verhältnis zum Volumen wesentlich größere Ober- und d.h. Reaktionsfläche auf!

Die Clustergröße kann „verbessert“, d.h. verkleinert werden durch u.a. mechanische / magnetische Verwirbelung sowie freien Wasserfluss, „verschlechtert“, d.h. vergrößert hingegen durch Druck (z.B. in Pumpen) und Stehen (z.B. in Wasserleitungen).

Gletscherwasser, Wasser aus Bächen, artesischen Quellen und verwirbeltes Wasser bestehen aus kleinen Clustern. Wasser aus der Wasserleitung hingegen aus sehr großen Clustern.

Das war’s für heute.

Nächstes Mal geht es weiter mit der „Biologie des Lebens“.  

Dann geht es um den Wasserkreislauf Mensch.

Bis dahin!

Carlos

Carlos

Carlos

Carlos trinkt seit vielen Jahren Grüne Smoothies und ist Blogger der ersten Stunde von GrüneSmoothies.de. Als ausgebildeter Ernährungs- und ganzheitlicher Gesundheitsberater sowie Personal Coach beschäftigt er sich intensiv mit den Zusammenhängen zwischen Ernährung und Gesundheit. Ihn zeichnet seine leidenschaftliche Skepsis und Neugierde aus, denn er will es meistens ganz genau wissen.
Carlos vertritt die Auffassung, dass „Ernährung die vielleicht wichtigste Variable zur Gesunderhaltung ist, auf die jeder Mensch am besten Einfluss nehmen kann.“ Grüne Smoothies sind für ihn ein wesentlicher Bestandteil einer gesunden Ernährung, weil sie den Körper natürlich, einfach und wirkungsvoll mit allem versorgen, was er für einen guten Start in den Tag braucht.

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2 Kommentare

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Boris Walthart

Hallo Carlos,

wollte mal nachfragen wann die nächsten Infos über das Wasser kommen?

Ich bin mir noch unsicher in wie weit ich mein Wasser aufbereiten soll.

Daher hier meine Frage:

Es gibt ja Hilfsmittel um das Wasser zu energetisieren und man kann zusätzlich noch das Wasser Filtern und dann ionisieren.

Da die Kosten sehr stark abweichen und ich so etwas als Investition sehe, könnte ich dabei Hilfe gebrauchen um mein Blickwickel etwas zu schärfen.

Leider gibt es kaum Vergleiche um solche eine Anschaffung zu machen.

Daher wäre ein Bericht von Dir bestimmt hilfreich.

Schon mal vielen lieben Dank und schönen Gruß aus München

Boris

Carlos

Hallo Boris,

Die Wasserreihe wird wöchentlich, jeden DONNERSTAG aktualisiert.

Dein Thema wird allerdings nicht schon diese Woche behandelt, sondern in den darauf folgenden Wochen.
Bis wir dazu kommen, dauert es noch ein wenig!

Liebe Grüße!
Carlos

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