14.10.2005, 15:26 Uhr
Wasser abweisendes Wasser
Öl löst sich nicht in Wasser, da es ihm keine angemessenen Kontaktstellen anbietet. Ähnlich Wasser abweisend kann sich erstaunlicherweise auch Wasser selbst verhalten, haben amerikanische Chemiker entdeckt. Wie sie im Fachblatt "Physical Review Letters" berichten, zeigt Wassereis seinesgleichen unter bestimmten Bedingungen die kalte Schulter.
Greg Kimmel und seine Kollegen vom Pacific Northwest National Laboratory in Richland, Washington, ließen Molekül für Molekül ein Schicht Wassereis auf einer Platinoberfläche wachsen. Bei Temperaturen zwischen 120 und 155 Kelvin (minus 153 und minus 118 Grad Celsius) legte diese Schicht ein äußerst merkwürdiges Verhalten an den Tag: "Sie wurde von weiteren Wasserschichten nicht benetzt", erklärt Kimmel. "Mit anderen Worten: Sie war hydrophob."
Wassermoleküle (H2O) besitzen vier Anknüpfungspunkte: die zwei tendenziell positiv geladenen Wasserstoffatome und zwei negativ geladene Elektronenpaare am Sauerstoffatom. Mit elektrisch geladenen Teilchen oder zumindest polaren Molekülen geht Wasser daher bereitwillig Bindungen ein - nicht jedoch mit unpolarem Öl, das es zu möglichst kompakten Tröpfchen oder "Fettaugen" zusammendrängt.
Die Wasser abweisende Wasserschicht auf dem Platin verhalte sich ganz ähnlich wie Öl, so Kimmel. Von den vier Anknüpfungspunkten stelle nämlich einer die Bindung zur Metalloberfläche her und die anderen drei Bindungen zu benachbarten Wassermolekülen. Mangels freier Kontaktpunkte sei diese Schicht für weiteres Wasser ähnlich attraktiv wie frisch gewachster Autolack, erläutert Kimmels Kollege Bruce Kay. Erst nach Abscheiden von bis zu 50 weiteren, moleküldicken Eisschichten werde die Platinoberfläche vollständig von kristallinem Eis bedeckt, vergleichbar "dem Zusammenfließen von Wassertropfen auf einem gewachsten Wagen bei einem Wolkenbruch".
Forschung: Greg A. Kimmel, Nikolay G. Petrik, Zdenek Dehnálek und Bruce D. Kay, Chemical Sciences Division, Pacific Northwest National Laboratory, Richland, Washington
Veröffentlicht in Physical Review Letters, Vol. 95, Artikel 166102, DOI 10.1103/PhysRevLett.95.166102
WWW:
Pacific Northwest National Laboratory
- Environmental Molecular Sciences Laboratory
Stoffliche Eigenschaften von Wasser
Hydrogen Bonds
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