Warum macht Wasser nass?

Wasser besteht aus winzigen Teilchen

Das Wassermolekül: ein kleines Mickey-Maus-Gesicht

Wenn wir millionenfach in einen Wassertropfen hineinzoomen könnten, würden wir Milliarden winziger, völlig identischer Teilchen sehen: die Wassermoleküle. Jedes besteht aus einem großen Sauerstoffatom und zwei kleinen Wasserstoffatomen, daher sein Name: H₂O. Die zwei kleinen Atome sitzen seitlich, ein bisschen wie Mickys Ohren.

Ein Molekül mit einer „Plus“-Seite und einer „Minus“-Seite

Das Wassermolekül ist ein bisschen wie ein kleiner Magnet: Eine Seite ist leicht positiv elektrisch geladen (die Seite der „Ohren“), die andere Seite leicht negativ elektrisch geladen. Diese kleinen „Magneten“ ziehen einander an, und sie werden auch von vielen anderen Stoffen angezogen.

Anm.:
Wissenschaftler sagen, das Wassermolekül sei polar. Die Bindungen, die sich zwischen zwei benachbarten Wassermolekülen bilden, heißen Wasserstoffbrückenbindungen. Sie sind viel schwächer als die Bindungen, die die Atome innerhalb eines Moleküls zusammenhalten, aber es gibt sehr viele davon, und sie bilden sich ständig neu.

Zwei Kräfte konkurrieren: an sich selbst oder an andere festhalten

Kohäsion: Wasser hält an sich selbst fest

Wassermoleküle halten einander fest, wie Kinder, die sich im Kreis an den Händen halten. Das ist die Kohäsion. Sie bildet die runden Tropfen und ermöglicht es bestimmten Insekten, den Wasserläufern, auf dem Wasser eines Teiches zu laufen: An der Oberfläche drängen sich die Moleküle zusammen und bilden eine Art sehr dünne „Haut“, die Oberflächenspannung genannt wird.

Adhäsion: Wasser hält sich an anderen Stoffen fest

Wenn Wasser einen Gegenstand berührt, können sich seine Moleküle auch an dem festhalten, was sie berühren: das ist die Adhäsion. Wenn dieser Halt stärker ist als der zwischen den Wassermolekülen, breitet sich das Wasser lieber auf dem Gegenstand aus, als eine Kugel zu bilden. Der Gegenstand ist dann nass.

Nassmachen ist also das Ergebnis eines Spiels: Kohäsion gegen Adhäsion. Gewinnt die Adhäsion, breitet sich das Wasser aus. Gewinnt die Kohäsion, bleibt das Wasser in Perlen.

Warum werden manche Dinge nass und andere nicht?

Das Geheimnis der Ente

Die Ente hat zwei Tricks. Sie verteilt auf ihren Federn eine fettige Substanz, die ihr Körper selbst herstellt. Und ihre Federn sind so fein und so dicht, dass sie eine Oberfläche voller kleiner Vertiefungen bilden, die Luft festhalten. Die Wassertropfen liegen darauf wie auf einer Matratze aus kleinen Luftkissen und rollen ab, ohne nass zu machen.

Das Geheimnis des Handtuchs

Ein Handtuch besteht aus Tausenden winziger Fäden, und zwischen diesen Fäden gibt es ganz kleine Röhrchen. Wasser hält sich gerne an den Wänden dieser Röhrchen fest und klettert von selbst hinein: das ist die Kapillarität. Deshalb saugt ein Handtuch Wasser auf, und deshalb schaffen es Pflanzen, das Wasser vom Boden bis zu ihren Blättern nach oben zu transportieren.

Du bist dran: drei kleine Experimente

1. Die Tropfen auf einer Münze

Lege eine Münze auf den Tisch. Mit einem Löffel oder einer Pipette tropfe Wasser darauf, einen Tropfen nach dem anderen, und zähle mit. Du wirst sehen, wie der Tropfen wächst und eine Kuppel bildet, ohne überzulaufen, festgehalten durch die Kohäsion. Wie viele Tropfen schaffst du, bevor es überläuft?

2. Der Pfeffer, der davonläuft

Fülle einen tiefen Teller mit Wasser und streue etwas Pfeffer auf die Oberfläche. Berühre das Wasser mit der Fingerspitze: Nichts passiert. Dann berühre es mit einem Finger, den du in Spülmittel getaucht hast: Der Pfeffer weicht auf einmal zur Seite aus. Die Seife schwächt die „Haut“ des Wassers, und der Pfeffer wird zu den Rändern gezogen, wo die Haut stark geblieben ist.

3. Nass oder nicht nass?

Tropfe einen Tropfen Wasser auf ein Blatt Wachspapier oder ein Baumblatt, dann auf ein Stück Küchenpapier. Beobachte den Unterschied: Auf dem einen bleibt der Tropfen rund, auf dem anderen breitet er sich aus.

Anm.:
Mache diese Experimente mit einem Erwachsenen, an einem Tisch, den du abwischen kannst. Trinke niemals Wasser, das mit Seife vermischt ist.

Wozu dient Seife beim Waschen?

Fett wird dagegen nicht nass: Wasser allein lässt es an seinem Platz. Seife hat zwei Enden: ein Ende, das Wasser liebt, und ein Ende, das Fett liebt. Sie packt den fettigen Schmutz auf der einen Seite und das Wasser auf der anderen, und dann kann das Wasser alles mitnehmen. Seife hilft dem Wasser auch, sich besser auszubreiten und Wäsche und Geschirr besser zu benetzen, denn sie schwächt den Zusammenhalt der Wassermoleküle untereinander.

Woher wissen wir, dass wir nass sind?

Überraschenderweise besitzt unsere Haut keinen speziellen Sensor, um Wasser zu spüren. Dein Gehirn errät, dass etwas nass ist, indem es mehrere Informationen kombiniert: die Kühle (Wasser ist oft kälter als die Haut und entzieht beim Verdunsten Wärme) und den Tastsinn (der Stoff, der klebt, der Druck). Forscher haben gezeigt, dass wir uns irren können: Ein kalter, aber trockener Gegenstand kann sich ein bisschen nass anfühlen.

Ist das Wasser selbst nass?

Das ist eine Frage, über die sogar Erwachsene gerne diskutieren. Wenn „nass sein“ bedeutet, mit Wasser bedeckt zu sein, dann ist Wasser nicht nass: Es ist das, was andere Dinge nass macht. Wenn „nass sein“ nur bedeutet, mit Wasser in Kontakt zu sein, dann berührt jedes Wassermolekül andere Wassermoleküle, und man könnte sagen: ja. In der Wissenschaft sagt man lieber, dass Wasser eine feste Oberfläche benetzt: Alles hängt von der Definition ab, die man wählt.

Benetzung im Alltag

• Wasserdichte Kleidung: Ihr Stoff ist so behandelt, dass das Wasser Perlen bildet und abgleitet, wie auf den Federn der Ente.
• Die Windschutzscheibe des Autos: Wenn sie schmutzig ist, breitet sich das Wasser aus und behindert die Sicht. Manche Produkte machen sie wasserabweisend, und die Tropfen perlen ab.
• Die Pflanzen: Wasser steigt vom Boden bis zu den Blättern auf, dank der Adhäsion und der Kohäsion seiner Moleküle.
• Quecksilber: Dieses flüssige Metall macht die Haut nicht nass, weil sich seine Atome viel stärker anziehen als Wasser. Es bleibt in glänzenden Kügelchen. Es ist giftig: Man fasst es niemals an.