Die Wasserstoff­brücken­bindung

Die Wasserstoffbrückenbindung sorgt dafür, dass Wasser so besondere Eigenschaften hat:

Im Vergleich zu anderen Molekülen mit ähnlicher Größe, wie z. B. CO₂, hat es einen viel höheren Schmelz- und Siedepunkt, da bei beiden Aggregatzustandsübergängen ja die Anziehungskräfte zwischen den Wassermolekülen überwunden werden müssen.

Da Leben, wie wir es kennen, auf flüssigem Wasser als Lösungsmittel basiert, verdankt also der Planet Erde seine Bewohnbarkeit der Wasserstoffbrückenbindung.

Auch die Tatsache, dass Eis auf Wasser schwimmt, dass also im Winter die Seen nicht vom Grund her zufrieren, sondern von oben her (so dass die Fische überleben können) beruht auf den Wasserstoffbrückenbindungen, da Wassermoleküle deshalb Kristalle mit relativ großen Hohlräumen bilden.

Die Wasserstoffbrückenbindungen sind hier in gelb dargestellt.

Mit der Maus können Sie die Darstellung im Raum drehen. Dabei können Sie erkennen, dass in verschiedenen Richtungen große sechseckige Kanäle das Kristallgitter durchziehen – der Grund für die geringe Dichte von Eis im Vergleich zu flüssigem Wasser.

Auch in flüssigem Wasser bilden sich Wasserstoffbrückenbindungen aus, die jedoch durch die Wärmebewegung der Moleküle ständig zerissen und neugebildet werden. Deshalb brechen die großen sechseckigen Hohlräume des Eiskristalls zusammen; siehe auch diese Darstellung.

Und da diese Kristalle, wieder wegen der Wasserstoffbrückenbindungen, relativ fest sind, sind sie auch für den Untergang der Titanic verantwortlich!

Wasserstoffbrückenbindungen können sich auch zwischen anderen Molekülen ausbilden, wenn diese entsprechende polare Atombindungen haben. Beispielsweise werden die großen Eiweißmoleküle,aus denen alle Lebewesen bestehen, von Wasserstoffbrückenbindungen zwischen ihren einzelnen Bausteinen, den Aminosäuren, stabil in ihrer jeweiligen Form gehalten.