W A S S E R

Warum wird Anis-Schnaps eigentlich trüb, wenn man Wasser ins Glas gibt? 

Der nach dem Forscher benannte Tyndall-Effekt ist für die milchig-trübe Erscheinung des anishaltigen Schnapses verantwortlich, wenn man ihn mit Wasser mischt. In dem Getränk befinden sich dann mikroskopisch kleine Tröpfchen, an denen das Licht gestreut wird, sodass man nicht einfach hindurchschauen kann. Ein anderes Beispiel für das Wirken des Tyndall-Effekts ist die Milch, in der viele kleine Fetttropfen dafür sorgen, dass sie nicht durchsichtig ist.

Ouzo ist eine ternäre Mischung

Ouzo setzt sich aus drei Flüssigkeiten zusammen – Alkohol, Wasser und Anisöl. Wissenschaftler sprechen von einer „ternären Mischung“. Dass sich Öl und Wasser nicht mischen lassen, ist allgemein bekannt. Doch Anisöl löst sich durchaus in Alkohol. In einer Flasche Ouzo befindet sich also eine Mischung aus Wasser und Alkohol, wobei sich in diesem das Anisöl befindet. Dieser Dreiermix ist stabil, homogen und transparent.

Gibt man jedoch zusätzliches Wasser in diese Komposition, wird die ternäre Mischung aus ihrem Gleichgewicht gebracht. Die Ölmoleküle sind dann von zu vielen Wassermolekülen umgeben, von denen sie abgestoßen werden und sich deshalb zu mikrometerkleinen Tröpfchen zusammenfinden. In dieser Dispersion kommt der besagte Tyndall-Effekt zum Zug.

Der zunächst durchsichtige Tropfen begann sich bereits nach kurzer Zeit „von alleine“ einzutrüben. Die Erklärung dafür ist das Verdunsten des Alkohols. Der Entzug von Alkohol  kann ebenso zum Ouzo-Effekt führen wie das Zugeben von Wasser. Und der Alkohol verdampft schließlich deutlich schneller als das Wasser im Schnaps.

Heftige Strömungen in einem Ouzo-Tropfen

Da der Ouzo-Effekt zunächst am Rand des Tropfens auftrat, schlossen die Forscher, dass der Alkohol dort leichter verdampft. Erstaunlich waren die heftigen Strömungen innerhalb des Tropfens, durch die beständig Alkohol zum Rand nachgeliefert wurde. Dort lagerten sich dann nach und nach die Tröpfchen aus Anisöl ab. Es bildete sich ein Ölring. Schließlich war dort der allergrößte Teil des Öls abgelagert, sodass der Tropfen praktisch nur noch aus Wasser bestand und damit wieder klar und transparent wurde. Ouzo-Effekt an; Ouzo-Effekt aus. Und am Ende blieb von allem nur ein öliger Ring, nachdem auch das Wasser vollständig verdampft war.

Die Wissenschaftler betonen, dass die Erforschung ternärer Flüssigkeitssysteme für viele praktische Anwendungen wichtig ist – zum Beispiel bei der Herstellung von organischen Solarzellen aus einer Flüssigkeit. Diese wird dabei nach dem Prinzip eines Tintenstrahldruckers Punkt für Punkt auf eine Grundfläche aufgebracht. Nach dem Trocknen entsteht daraus ein Element, das Sonnenlicht in elektrischen Strom umwandelt. Auch in der Lebensmittelindustrie oder in der biomedizinischen Forschung spielen Flüssigkeitsgemische eine große Rolle.

Für ihre wissenschaftlichen Versuche benötigten die Forscher in Enschede nur einige Tropfen der Spirituose Ouzo. Was mit dem restlichen Flascheninhalt geschah, ist nicht überliefert.

Wie dicht ist Wasser ?

Bei den meisten Stoffen nimmt die Dichte mit abnehmender Temperatur zu.

Im Normalfall geschieht das auch bei einer Änderung des Aggregatzustandes ( gasförmig - flüssig – fest ) .

Nicht so bei Wasser:

Wasser ist der wichtigste Stoff, bei dem diese Anomalie auftritt.

Bei Normaldruck hat Wasser seine größte Dichte von ca. 1000 Kilogramm pro Kubikmeter bei 3,98 °C und ist flüssig. 

Eis besitzt hingegen eine geringere Dichte als flüssiges Wasser !

Anmerkung: ….auch manche stark polaren Flüssiggase zeigen Dichteanomalien, z. B. Fluorwasserstoff und Ammoniak. Auch bei der Umwandlung von β-Zinn unterhalb 13,2 °C in eine andere Modifikation(α-Zinn) ändert sich dessen Dichte, hier aber unumkehrbar.

Dichteanomalien treten bei den chemischen Elementen Antimon, Bismut, Gallium, Germanium, geschmolzenem Lithium, Plutonium, Silicium und Tellur auf, ebenfalls bei Legierungen wie Woodsches Metall und Verbindungen wie Zirkoniumwolframat oder Zinkcyanid.

Unterhalb von 3,98 °C dehnt sich Wasser also bei (weiterer) Temperaturverringerung – auch beim Wechsel zum festen Aggregatzustand – (wieder) aus. 

Die Anomalie des Wassers besteht also im Bereich zwischen 0 °C und 3,98 °C

Eis wiederum verhält sich nicht anomal.

Der Grund der Anomalie des Wassers

…... liegt in der Verkettung der Wassermoleküle über Wasserstoffbrückenbindungen. 

Durch sie benötigt die Struktur im festen Zustand mehr Raum als bei beweglichen Molekülen.

Die Strukturbildung ist ein fortschreitender Vorgang, das heißt, es sind schon im flüssigen Zustand so genannte Cluster aus Wassermolekülen vorhanden. Bei 3,98 °C ist der Zustand erreicht, bei dem die einzelnen Cluster das geringste Volumen einnehmen und damit die größte Dichte haben. Wenn die Temperatur weiter sinkt, wird durch einen stetigen Wandel der Kristallstrukturen mehr Volumen benötigt. Wenn die Temperatur steigt, benötigen die Moleküle wieder mehr Bewegungsfreiraum, wodurch das Volumen ebenfalls steigt.

Die Dichteanomalie des Wassers ist wichtig für das Leben in Gewässern kälterer Klimazonen. 

Unterhalb einer Temperatur von etwa 4 °C sinkt Oberflächenwasser nicht nach unten. Statt des damit verbundenen Auskühlens tieferer Gewässerschichten und eines vollständigen Durchfrierens von unten her können sich thermische Schichten bilden. Wassertiere und -pflanzen können unter der Eisschicht überleben.

Die Temperatur, bei der Wasser die größte Dichte erreicht, sinkt mit steigendem Druck von 3,98 °C (1 bar) über ca. 2 °C (100 bar) auf ca. 0 °C (200 bar, wobei hier der Gefrierpunkt seinerseits auf −1,5 °C gesunken ist).

Der Kristall Wasser

Wenn wir davon ausgehen, dass der Dipol des Wassermoleküls elektrische Funktionen besitzt, demnach auch ein schwaches magnetisches Feld in seiner Umgebung induziert, was sich in den Wasserstoffbrücken wiederspiegelt, und wenn wir weiters davon ausgehen, dass der Wasserkristall im Rahmen seiner Clusterbildung einer hohen Ordnung folgt, erscheint es letztlich nicht verwunderlich, dass alle Schneeflocken unabhängig von ihrem Facettenreichtum einem gleichen Muster folgen – dem Sechseck, bzw einer hexagonalen Kristallordnung.

Betrachtet man das Wassermolekül und die potentiellen Andockstationen im Raum, so offenbart sich die nahe liegende Geometrie:

Wassergedächtnis

Das Wassergedächtnis ist noch immer umstritten – für die einen ist es pseudowissenschaftlicher Unfug, für die anderen eines der größten Rätsel der Wissenschaft.

Sollte die These stimmen, hätte das gewaltige Auswirkungen auf unser Weltbild. Ökologie, Biologie und Medizin müssten in vielen Fällen überdacht werden. Sowohl unser Planet als auch wir Menschen bestehen schließlich zu einem großen Teil aus Wasser – wenn dieses Informationen speichert, wie beeinflusst uns das? Was bedeutet es für unser Trinkwasser? Und für unsere Flüsse und Ozeane, die plötzlich nicht mehr bloß Wasser, sondern gewaltige Informationsspeicher darstellen? Welche Rolle spielt das Wasser für die Entstehung von Leben?

Das Wassergedächtnis eröffnet mehr als nur eine Frage und mit ihnen den Blick auf eine fast magische Welt.