Tafsir
Wasser ist eine ungewöhnliche Flüssigkeit. Sämtliche anderen flüssigen Verbindungen werden, wenn sie abkühlen, zum Gefrierpunkt hin immer dichter. Wasser dagegen erreicht schon bei vier Grad Celsius seine maximale Dichte. Kühlt man es stärker, dann dehnt es sich wieder aus, bis es schließlich gefriert. Deshalb können Wasserleitungen oder Flaschen platzen, wenn sie einfrieren. Aquatisches Leben wird durch diese Anomalie des Wassers aber gerade erst möglich. Denn im Winter frieren Teiche und Seen nicht von unten her zu. Stattdessen treibt das Eis auf der Oberfläche, während wärmeres Wasser auf den Boden sinkt und den Tieren dort ein Überleben ermöglicht. Amerikanische Forscher glauben jetzt, eine Erklärung für die Dichteanomalie gefunden zu haben. In einem Wassermolekül sind zwei Wasserstoftatome an ein Sauerstoffatom gebunden. Zusätzlich befinden sich am Sauerstoffatom freie Elektronenpaare, die - wenn auch wesentlich schwächere - Bindungen zu den Wasserstoffatomen benachbarter Molekule bilden, sogenannte Wasserstoffbrücken. Die Wissenschaftler von der Texas Tech University vermuten aufgrund von Modellrechnungen, dass diese Wasserstoffbrücken bei einer Temperatur von vier Grad Celsius nicht mehr gerade, sondern gekrümmt sind (New Scientist, Nr. 2019, S. 17). Dadurch können die Moleküle noch enger zusammenrücken, und die Dichte steigt auf ein Maximum. Gebogene Wasserstoffbrücken sind bereits zuvor beobachtet worden. Sie existieren beispielsweise in Eis, das unter besonders hohem Druck entsteht. In normalem Eis sind diese schwachen Bindungen dagegen gestreckt. Offenbar ermöglicht erst die zugeführte Energie, mit der das Eis zum Schmelzen gebracht wird, dass sich die Wasserstoffbrücken krümmen. Sobald man das Wasser jedoch auf mehr als vier Grad erwärmt, brechen einzelne Brücken. Dann nimmt die Dichte der Flüssigkeit wieder ab. (FAZ 107/96)