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Warum ist Wasser polarisiert?

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Malone
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Post: #1
Warum ist Wasser polarisiert?

Bitte eine möglichst exakte Begründung Wink


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Autor der Blüte des Zweifels
24.10.2019 01:46
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MrProper
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Hammerfest
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Post: #2
RE: Warum ist Wasser polarisiert?

Wasserstoff und Sauerstoff, die Grundelemente eines Wassermoleküls, sind für sich allein genommen erstmal nicht polar. Wasserstoff besteht nur aus einem einzelnen Proton und Elektron, Sauerstoff hingegen aus jeweils 8. Und hier kommt nun erstmal ein Mindwertigkeitskomplex ins Spiel. Chemie ist ein wenig wie die Geschichte der Schönen und Reichen: Alle wollen wie die Edelgase sein. Das wiederrum liegt vorallem daran, dass diese Konfigurationen sehr stabil sind. Wasserstoff hätte gern ein weiteres Elektron um die Konfiguration von Helium zu erreichen und Sauerstoff die von Neon. Dafür braucht Wasserstoff ein weiteres Elektron, Sauerstoff hingegen zwei. Die Kombination von 2 Wasserstoffatomen mit einem Sauerstoffatom, wo sich die beteiligten Atome jeweils ein Elektronenpaar teilen, ist dafür ideal.

Nun ist es aber so, dass sich Elektronen sich nicht einfach irgendwo um ein Atom herum befinden. Viel mehr bevorzugen Elektronen bestimmte Aufenhalsorte, die sog. Orbitale. Im Fall von Sauerstoff kommt es zu einer sog. Hybridisierung des s und des p Orbitals. Das sieht so aus:


Die Verbindung zwischen Sauerstoffatom und Wasserstoffatomen kann nur innerhalb dieser Orbitale stattfinden. Man sieht schon in dieser Abbildung, das durch die Verteilung der Orbitale hier keine "gerade Linie" in der Orientierung möglich ist, sondern dass Sauerstoffatom viel mehr zwei kleine abstehende Ärmchen haben wird.
Als nächstes und letztes kommt dann noch mit dazu, dass Sauerstoff sehr elektronegativ ist; Noch viel elektronegativer als Wasserstoff. Anders gesagt: Der Kern des Sauerstoffatoms zieht die Elektronen stärker an, als das einzelne Proton des Wasserstoffs.


In dieser Abbildung hat man also ein Sauerstoffatom, dass in seinem "Rücken" (also oben) mehr negative Ladungen hat als sein Kern, während auf der anderen Seite zwei einzlelne Protonen rumschweben.

Einfacher gesagt: Die Polarität (und das Dipolmoment) sind ein Resultat aus einer Ungleichverteilung der Ladungen im Wassermolekül.


冥王星違法です

This post was last modified: 24.10.2019 13:20 by MrProper.

24.10.2019 08:36
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Malone
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Post: #3
RE: Warum ist Wasser polarisiert?

Jap, prima. Ich hatte vergessen, warum die H-Atome sich nicht gegenüberstehen, wie man bei zweidimensionaler Betrachtung erwarten müsste. Ich habe dann lange recherchieren müssen, um eine Erklärung zu finden, die keine Fragen offen lässt. Und die erst durch die Darstellung der Tetraeder-Struktur der O-Orbitale gegeben ist, in der es kein Gegenüber geben kann.


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Kein(e) Planet*In ist illegal!

Autor der Blüte des Zweifels
24.10.2019 17:58
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adder
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Roma
Post: #4
RE: Warum ist Wasser polarisiert?

Sehr gut erklärt. Ich freue mich immer wieder über andere Naturwissenschaftler...


Falls bei einem Quote kein Name steht, geht davon aus, dass der letzte Name immer noch gilt und es derselbe Post war!
Ich halte mich an meine Zitatregeln: beim ersten Zitat aus einem Post wird ein [" Quote= ]" gesetzt. Danach bis ein neuer Poster oder ein neuer Post kommt, nur ein "[ Quote "]. Falls ich zwischen Postern hin-und-herspringe, nenne ich den Poster auch häufiger.


Si vis pacem para bellum

"Alles, was der Mensch ist und was ihn über das Tier hinaushebt, dankt er der Vernunft. Warum sollte er gerade in der Politik auf den Gebrauch der Vernunft verzichten und sich dunkeln und unklaren Gefühlen und Impulsen anvertrauen?" (Ludwig von Mises)
25.10.2019 01:57
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