Wann ist Wasser am schwersten?

Wasser als chemische Anomalie

• Umgangssprachlich sagt man zwar, dass Wasser bei 4 Grad am schwersten ist, doch ein Blick in die Physik muss diese Aussage ein wenig korrigieren.
• Das Gewicht ändert sich streng genommen nicht, denn ein Liter Wasser wird immer ein Kilo wiegen. Allerdings verändert sich abhängig von der Temperatur die Dichte der Flüssigkeit und 4 Grad Celsius ist der Punkt, bei dem es seine höchste Dichte einnimmt.
• Dies ist eine Anomalie, denn das normale Verhalten von Stoffen besteht in einem Zunehmen der Dichte, je kälter es wird. Man könnte also sagen, sie sind am schwersten, wenn es am kältesten ist.
• Bei Wasser jedoch ist das nicht so. Es bekommt zwar beim Abkühlen zunächst eine höhere Dichte (man kann sagen, es wird schwerer), doch bei 4 Grad Celsius ist es am schwersten. Sinkt die Temperatur weiter, nimmt die Dichte wieder ab (es wird leichter).

Warum genau ist es bei 4 Grad Celsius am schwersten?

• Diese Besonderheit ist nichts Mystisches, sondern lässt sich physikalisch erklären.
• Die einzelnen Moleküle bewegen sich bei sinkenden Temperaturen immer weniger und brauchen daher immer weniger Platz.
• Bei normalen Stoffen werden die Moleküle "ordentlich" und daher platzsparend angeordnet. Der Stoff zieht sich also zusammen und folglich steigt die Dichte.
• Wasser folgt dieser Ordnung aber nur bis exakt 3,98 Grad Celsius, danach fehlt diese Ordnung, da die  elektrostatischen Kräfte am Werk sind. Sie bewirken quasi eine nun zunehmende Unordnung. 
• Die Kräfte bewirken, dass die Wasserstoffatome möglichst weit weg voneinander, aber nah bei den Sauerstoffatomen sein möchten. Das sichtbare Resultat: Efs entsteht Eis.
• Dieses besitzt aber aufgrund der "Unordnung" trotz fallender Temperaturen eine geringere Dichte. Es ist folglich wieder leichter.