Warum hat Wasser eine hohe Siedetemperatur? - So erklärt es die Chemie

Diesen chemischen Aufbau hat Wasser

Um die relativ hohe Siedetemperatur von Wasser zu verstehen, müssen Sie zuerst wissen, wie Wasser aufgebaut ist.

• Ein Wassermolekül besteht aus einem Sauerstoffatom und zwei Wasserstoffatomen.
• Weil Wasserstoff jeweils ein Elektron und Sauerstoff jeweils 6 Elektronen besitzt, liegen am Sauerstoffatom zwei freie Elektronenpaare vor, sodass die zwei Wasserstoffatomkerne und der Sauerstoffatomkern nicht linear angeordnet sind, sondern die O-H-Bindungen einen Winkel von 104,45° einschließen.
• Aufgrund der höheren Elektronegativität von Sauerstoff zieht das Sauerstoffatom die Elektronen der Wasserstoffatome mehr an, sodass ein Dipol vorliegt. Sauerstoff ist partiell negativ geladen und die Wasserstoffteilchen sind partiell positiv geladen. 
• Ein Wassermolekül kann sich auch spalten. Dabei gibt ein Wasserstoffatom ein Elektron komplett an das Sauerstoffatom ab, sodass ein H⁺-Ion und ein OH^--Ion entsteht. Wenn in einem Liter Wasser 10^-7mol H⁺-Ionen vorliegen, so hat das Wasser einen pH-Wert von 7.
• Aufgrund des Dipols und dem Vorkommen von Wasserstoffatomen kommt es zu Wasserstoffbrückenbindungen. Diese verursachen auch die relativ hohe Siedetemperatur von Wasser. Würde diese Bindungsform nicht existieren, so wäre Wasser bei Raumtemperatur gasförmig.

Erklärung der hohen Siedetemperatur von Wasser

Wie schon erwähnt ist der Grund für die hohe Siedetemperatur von Wasser das Vorkommen von Wasserstoffbrückenbindungen. So können Sie sich Wasserstoffbrückenbindungen vorstellen:

• Ein Wassermolekül ist ein Dipol. Am Sauerstoffatom liegt eine formale negative Ladung und die beiden Wasserstoffatome sind positiv geladen.
• Da die Wasserstoffatome in einem Winkel von ungefähr 104° am Sauerstoffatom angeordnet sind, ist die negative Ladung, in Form der freien Elektronenpaare, gut zu erreichen.
• Dadurch kann sich ein positiv geladenes Wasserstoffatom von einem zweiten Wassermolekül so an das Sauerstoffatom vom ersten Wassermolekül anlagern, dass es die Elektronen von den freien Doppelbindungen anzieht. Dieser Effekt wird als Wasserstoffbrückenbindung bezeichnet.
• Durch die Wasserstoffbrückenbindungen sind mehrere Wasserstoffatome formal miteinander verbunden.
• Um Wasser verdampfen zu können, müssen diese Wasserstoffbrückenbindungen erst mal durch Energiezufuhr getrennt werden. Dadurch hat Wasser eine relativ hohe Siedetemperatur von 100 °C.

Die Dichteanomalie des Wassers beruht im Übrigen ebenfalls auf den Wasserstoffbrückenbindungen.