Das Wasser- Zahlen, Fakten, Wissenswertes

Bau des Wassermoleküls

V: Ablenkung des Wasserstrahls

Wasser

Benzin

Plastikstab

Der Plastikstab wurde mit Wolle bzw. Seide abgerieben und an

den Wasser- bzw. Benzinstrahl gehalten.

B: Beim Wasser wurde der Strahl in die Richtung des

Plastikstabes abgelenkt. Beim Benzin ist keine Ablenkung zu

sehen.

Genauer Aufbau

Im H2O ­ Molekül sind vier Elektronenpaare ungefähr

tetraedisch angeordnet. Wegen der noch stärkeren Abstoßung

der bindenden Elektronenpaare durch die beiden freien

Elektronenpaare weicht der Bindungswinkel weiter vom

Tetraederwinkel ab.

Der Bindungswinkel im H2O ­ Molekül beträgt 105°.

---

Ein Sauerstoffatom besitzt zwei einfach besetzte Wolken; es

kann deshalb zwei Wasserstoffatome binden. Die drei Kerne

des H2O ­ Moleküls liegen nicht auf einer Geraden, sondern

bilden einen Winkel, weil auch die einfach besetzten Wolken

des Sauerstoffatoms nicht auf einer Geraden mit dem Kern

liegen.

Im Wassermolekül zieht die höhere Ladung des

Sauerstoffkernes die gemeinsamen Elektronen näher zu sich

und stößt gleichzeitig die beiden Wasserstoffkerne (Protonen)

von sich weg. Diese liegen deshalb stark exzentrisch in der

gemeinsamen Wolke, und die Bindungselektronen halten sich

im zeitlichen Durchschnitt näher beim Sauerstoffkern auf.

Dadurch erhält das Sauerstoffatom einen Überschuss an

negativer Ladung, während das Wasserstoffatom im Vergleich

dazu positiv geladen erscheint. Die Bindung bekommt ein

positives und ein negatives Ende, d.h. sie wird

polar.

Obwohl

das Wassermolekül im Ganzen elektrisch neutral ist, ist die

Ladung in ihm nicht gleichmäßig verteilt: es besitzt ein positives

und ein negatives Ende, es ist ein ,,Dipol". Nur wenn zwei

gleiche Atome miteinander eine Atombindung eingehen, halten

sich die gemeinsamen Elektronen meistens genau in der Mitte

zwischen den Kernen auf, da beide Kerne dieselbe

Anziehungskraft auf die negative Ladung haben, Bindungen

zwischen verschiedenen Atomen sind also immer mehr oder

weniger polar, weil das kleinere Atom oder das mit der

größeren Kernladung die gemeinsamen Elektronen mehr

anzieht und der Schwerpunkt der bindenden Ladungswolke

näher zu diesem Atom hinrückt. Die Polarität einer Bindung wird

also um so größer, je mehr sich die Atome in der Fähigkeit,

Elektronen anzuziehen, in der Elektronegativität (EN),

---

unterscheiden. Die Elektronegativität ist um so größer, je größer

die Ladung und je kleiner der Durchmesser des Atomrumpfes

ist. Innerhalb einer Gruppe im Periodensystem nimmt die EN

nach unten ab, weil der Durchmesser des Atoms wächst.

Innerhalb einer Periode nimmt die EN nach rechts zu, da die

Ladung steigt.

Da sich die entgegengesetzt geladenen Enden polarer

Bindungen gegenseitig anziehen, sind polare Bindungen

stärker als unpolare, weil diese Anziehung zur bindenden

Wirkung der gemeinsamen Ladungswolke hinzukommt. Polare

Bindungen sind deshalb schwerer in Atome zu spalten als

unpolare. Es muss zur Trennung der Bindung mehr Energie

aufgewendet werden. Die Bindungsenergie ist also um so

höher, je polarer die Bindung ist. Aber auch der Abstand der

beiden Atomkerne, die Länge der Bindung, hat einen Einfluss

auf die Bindungsenergie: längere Bindungen sind schwächer,

haben also kleinere Bindungsenergien.

Wasserstoffbrücken

Wassermoleküle können sich, wegen ihrem gewinkelten und

den polaren Atombindungen, so anordnen, dass der relativ

positive Pol mit den Wasserstoffatomen und der relativ negative

Pol mit den freien Elektronenpaaren am Sauerstoffatom in

Wechselwirkung treten. Diese Wechselwirkung bezeichnet man

als Wasserstoffbrückenbindung. Das Vorhandensein von

Wasserstoffbrücken ist für die charakteristischen Eigenschaften

des Wassers verantwortlich. Diese

Wasserstoffbrückenbindungen sind im Eis am meisten

vorhanden, d.h. fast jedes Wassermolekül beteiligt sich an einer

riesigen Wasserstoffbrückenbindung. Das so entstandene

,,Riesenmolekül" (Makromolekül) ist mit dem bloßen Auge

sichtbar und hat sehr große Ausmaße. Beim schmelzen von Eis

zerfallen die Wasserstoffbrückenbindungen in einzelne kleinere

Varianten. Erhitzt man nun weiter passiert zunächst nichts. Erst

bei einer Temperatur von 100°C beginnt das Wasser zu sieden.

Im entstanden Wasserdampf sind immer noch

Wasserstoffbrücken vorhanden, wobei diese so wenige H2O

---

Moleküle umfassen, dass sich diese aus dem flüssigen Wasser

lösen können und in die Luft übergehen. Sie sind als Dampf

sichtbar. Um alle Wasserstoffbrücken zu zerstören muss man

den Wasserdampf ultrahoch erhitzen (über 1000°C).

Die Wasserstoffbrückenbindungen sind die Ursache dafür, dass

die Wassermoleküle im Molekülgitter nur sehr locker gepackt

werden können. Daher beträgt die Dichte des Eises nur

0,92g/cm3. Beim Schmelzen bricht die Gitterordnung

zusammen, die Moleküle können sich dichter aneinander legen

und Wasser hat eine höhere Dichte als Eis (1g/cm3). Die

Wasserstoffbrückenbindung ist verantwortlich für das

einzigartige Volumen- und Dichteverhalten des Wassers, der

Anomalie des Wassers. Im Festen Zustand hat Wasser das

größte Volumen, da hier fast alle Wassermoleküle in eine

Brücke integriert sind. Die Elektronenwolken sind eine Art

Platzhalter zwischen den Molekülen und halten diese auf

größtmöglichem Abstand. Die größte Dichte besitzt Wasser bei

4°C, da hier die Moleküle am nächsten zusammenrücken

können. Ist Wasser wärmer als 4°C vergrößert sich der Abstand

zwischen den Molekülen wieder, wegen der, durch höhere

Temperatur verursachten, erhöhten Teilchenbewegung. Seen

frieren durch diese Eigenschaft meist nur oberflächlich ein, da

die dichteste Schicht immer nach unten Absinkt. Wenn es nun

an der Oberfläche Minusgrade hat beginnt die oberste

Wasserschicht sich abzukühlen und somit erhöht sich die

Dichte. Diese abgekühlte Schicht sinkt ab und die, die sich nun

an der Oberfläche befindet, beginnt ebenfalls abzukühlen.

Wenn nun alle Schichten auf 4°C abgekühlt sind, nimmt die

---

Dichte zu und eine vier Grad warme Schicht bleibt am Boden

und kühlt sich erst dann weiter an, wenn sich die darüber

befindende Schicht mehr abkühlt. Diese Eigenschaft lässt viele

Tiere im Wasser auch im Winter überleben.

Siede- bzw. Schmelzpunkte von Wasserstoffverbindungen

Die Siedetemperatur von H2O (100°C) ist viel höher als die von

H2S (ca. -60°C). Dies liegt an der stärke der polaren Bindung, je

stärke diese ist, um so schwerer ist es die Moleküle

voneinander zu trennen. Die Bindung H2O ist wegen der großen

Differenz der EN-Werte von Wasserstoff und Sauerstoff stark

polar. Deswegen ergeben sich Wasserstoffbrücken.

Auch bei HF ist der Siedepunkt ziemlich hoch (ca.25°C), da

diese Bindung ebenfalls stark polar ist, hier bilden sich

ebenfalls Wasserstoffbrücken. Die Stärke der

Wasserstoffbrücken nimmt mit der Polarität der Bindung in der

Reihe N-H, O-H, F-H zu. Jedes Wassermolekül kann zu den

Nachbarmolekülen zwei Wasserstoffbrücken ausbilden. Sie

bewirken, dass die Siedetemperatur von Wasser noch höher ist

als die von Fluorwasserstoff, da beim Fluorwasserstoff jedes

Molekül zu den Nachbarmolekülen nur eine Wasserstoffbrücke

bilden kann.

Zwischen H2S-Molekülen wirken wesentlich geringere Kräfte,

da die Polarität der H-S Bindung nur gering ist. Genauso ist es

auch bei den PH3-Molekülen, der Siedepunkt liegt hier bei -

88°C. Da diese Bindung nur sehr gering polar ist, ist auch der

Siedepunkt viel niedriger als der von H2O oder PH3.

Man kann also sagen, je stärker die polare Bindung zwischen

den Molekülen ist, desto höher ist der Schmelz- bzw.

Siedepunkt.

Eis und Schneekristalle

Aufbau:

---

Im Eis ist ein Sauerstoffatom tetraedrisch von vier

Wasserstoffatomen umgeben, wobei zwei Wasserstoffatome

durch Atombindung und die anderen zwei durch

Wasserstoffbrücken gebunden werden. Diese Anordnung gibt

ein sehr voluminöses, lockeres Gitter mit durchgängigen

Holräumen von sechseckigem Querschnitt. Diese hexagonale

Struktur zeigen auch Schneekristalle (s. Abb.).

Vorgänge beim Schmelzen

Beim Schmelzen bricht die Gitterordnung zusammen, so dass

Wasser bei 0°C eine höhere Dichte besitzt als Eis. Beim

weiteren Erwärmen werden die Bruchstücke immer kleiner,

dadurch steigt die Dichte des Wassers bis 4°C an. Bei

steigender Temperaturerhöhungen dehnt sich Wasser wie jede

andere Flüssigkeit aus, du Dichte nimmt also wieder ab.

Wegen dieser Struktur besitzt Eis eine geringere Dichte als

flüssiges Wasser und schwimmt so auf diesem.

Kristallwasser

V: Erhitzen von blauem Kupfersulfat (CuSO4)

Durchführung:

Man erhitzt blaues Kupfersulfat (CuSO4) in einem

schräggestellten Reagenzglas. Man muss dabei beachten,

---

dass das kondensierte Wasser nicht zurückläuft, da sonst das

Glas platzen kann.

Ergebnis:

Beim Erhitzen von blauem Kupfersulfat (CuSO4) ist das Sulfat

nicht mehr blau sondern weiß und es kommt zu einer

Dampfbildung.

Bei Zugabe von Wasser (H2O) erfolgt unter exothermer

Reaktion eine erneute Blaufärbung, deshalb ist Kupfersulfat ein

Nachweißmittel für Wasser.

Was ist Kristallwasser?

Kristalle mancher Verbindungen enthalten Wasser, das beim

Erhitzen entweicht (Versuch). Dabei verändert sich die

Struktur des Kristalls. Dieses Wasser nennt man

Kristallwasser

.

,,Kristallwasser" ist also durch eine chemische Reaktion in

Kristallen gebundenes Wasser.

Die Wassermoleküle befinden sich im Kristallgitter an

geometrisch genau definierten Stellen, sie sind also

Gitterbausteine.

Aufbau des Ionengitters

Salze, die Hydrate bilden können, haben meist ein

hygroskopisches

Ionengitter, d.h. sie nehmen Wasser aus der

Luft auf und binden dies, wodurch Wassermoleküle in das

Ionengitter eingebaut werden.

Manche dieser Salze (z.B. Kaliumchlorid) werden deshalb oft

als Trockenmittel verwendet.

Lösungsmittel

V: Warum löst Wasser nur bestimmte Stoffe?

Durchführung/Beobachtung:

---

Füllt man Wasser in ein Reagenzglas in dem sich Kaliumchlorid

(KCl) befindet, so löst sich KCl auf.

Nimmt man anstatt Wasser Benzin, löst sich das KCl nicht auf.

Die Eigenschaft von Wasser, Salze zu lösen, lässt sich damit

erklären, dass Salze aus Ionen aufgebaut sind. An diese lagern

sich die Wassermoleküle entsprechend ihrer Polung, wobei

Energie frei wird, die die Ionen in die Lage versetzt die

Gitterenergie zu überwinden.

Wasser kann nur Moleküle lösen, die polar sind, wie

Verbindungen mit --OH-, -COO- oder NH +

3 -Resten. Diese

Reste gehen mit Wasser Wasserstoffbrücken ein.

Wasserlösliche Stoffe sind z.B. Salze und Saccharide (Zucker).

Apolare Stoffe, wie z.B. Lipide (Fette), bilden mit Wasser keine

Wasserstoffbrücken und sind demnach nicht wasserlöslich.

Wasserlösliche Stoffe bezeichnet man als

hydrophil

,

wasserunlöslich als

hydrophop

.

Temperaturveränderung beim Lösen

Um das Ionengitter vollständig zu sprengen muss Gitterenergie

angewendet werden. Durch den Energieüberschuss erwärmt

sich die Lösung. Die Differenz von Hydrationsenergie und

Gitterenergie ist die Energie, die beim Lösen eines Salzes

umgesetzt wird, man nennt sie

Lösungswärme

. Es ist jedoch

beim Lösen eines Salzes in Wasser häufig zu erkennen, dass

sich das Wasser abkühlt. Dies ist der Fall, wenn die

Gitterenergie nicht ganz von der Hydrationsenergie

aufgebraucht wird. Den fehlenden Energiebetrag liefert die

Wärmeenergie des Wassers, das sich dadurch abkühlt.

Erklärung des Auflösevorgangs

Eine weitere Eigenschaft des Wassers ist also das Lösen von

Stoffen, auch

Hydration

genannt. Beim Lösen von Salzen (z.B.

NaCl) in Wasser (H2O) lagern sich die Dipole des Wassers an

der Oberfläche des Gitters an, da sie von den Ionen des Salzes

angezogen werden. An den Ecken und Kanten des Ionengitters

werden mehrere Wassermoleküle von einem Ion angezogen..

---

Da die Ionen, die sich am Rand des Gitters befinden geringere

Gitterkräfte als die übrigen Ionen des Gitters besitzen können

diese sehr leicht von Wassermolekülen abgetrennt werden. Die

Ionen des Salzes werden also von einem ,,Wassermantel"

vollständig umhüllt.. Bei der Umhüllung von Ionen durch

Wassermoleküle wird Energie frei, die sogenannte

Hydrationsenergie

. Die dadurch entstehende größere

Bewegung lockert das Gitter. Dieser Vorgang kann bis zum

völligen Abbau des Gitters wiederholt werden.

Die Hydrationsernergie bildet damit den Hauptteil der zum

Lösen einen Ionengitters notwendigen Energie. Sie ist umso

großer, je stärker die Wassermoleküle gebunden werden, d.h.

je kleiner und höher geladen die Ionen sind.

Wasser als Abgas: Brennstoffzelle

Betrieb einer Brennstoffzelle

Eine Brennstoffzelle besteht aus zwei Elektroden (Anode und

Kathode) in einem Elektrolyten Zu ihrem Betrieb sind Sauerstoff

und Wasserstoff erforderlich. Der Wasserstoff wird der Anode

zugeführt, wo er unter Einfluss eines Katalysators in

Wasserstoff-Ionen und Elektronen aufgespalten wird. Die Ionen

wandern durch den Elektrolyten zur Kathode, der Sauerstoff

wird aus der Luft zugeführt. Die Elektronen fließen über einen

externen Stromkreis ebenfalls zur Kathode und verrichten dabei

elektrische Arbeit. An der Kathode bildet sich Wasser durch die

Reaktion von Wasserstoff-Ionen mit Sauerstoff und Elektronen.

Bei dieser Umwandlung entstehen direkt Elektrizität und

Wärme, jedoch keinerlei unerwünschte Abgase, sondern

Wasser als ,,Abfallprodukt".

---

Funktion einer Brennstoffzelle

In Brennstoffzellen kann der Wasserstoff auf elektronischem

Wege mit deutlich höherem Wirkungsgrad als in herkömmlichen

Verbrennungs-prozessen in elektrischen Strom umgewandelt

werden. Bei dieser ,,kalten Verbrennung", ohne Umweg über die

übliche thermische Verbrennung mit Dampferzeugung,

Turbinen und Generatoren, wird die elektrische Energie, die bei

der Elektrolyse in chemischer Energie umgewandelt wurde,

abzüglich der Umwandlungsverluste wieder zurückgewonnen.

Brennstoffzellen spielen eine zentrale Rolle, da sie unabhängig

von einer künftigen Wasserstoffnutzung- mit Erdgas oder

Menthanol relativ kurzfristig einsetzbar sein könnten und sowohl

Strom als auch Nutzwärme mit hohem Wirkungsgrad und

geringen Emissionen erzeugen.

Brennstoffzellen haben einen modularen Aufbau und sind daher

in allen Größen denkbar. In Demonstrationsobjekten haben sie

Laptop-Computern und Handys den Akku ersetzt, Autos

---

angetrieben und Häuser und Wohngebiete mit Strom und

Wärme versorgt.

Für ein Brennstoffzellen- Kraftwerk werden mehrere 100

einzelne Brennstoffzellen zu einem Zellenstapel

zusammengefasst.

Zusatzthema

Wasserstoff- Warum ist er ein Energieträger?

Wasserstoff ist eigentlich keine Energie im eigentlichen Sinne,

sondern ein Energieträger, ähnlich wie elektrischer Strom. Weil

sich Wasserstoff gut speichern lässt, ist er ein Energieträger mit

einem sehr großen Anwendungsbereich. Wasserstoff eignet

sich als Treibstoff führ Fahrzeuge genauso gut wie zum Heizen

oder zur Stromerzeugung. Er ist der ideale Energieträger für

regenerative Energiequellen.

Wasserstoff- Energie der Zukunft?

Es war Sir William Grove, der 1839 erstmals Strom durch eine

elektrochemische Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff

erzeugte. So genial diese Idee auch war und ist- durchsetzten

konnte sie sich damals gegen das generatorische Prinzip der

Stromerzeugung nicht. Zu schnell vollzog sich die Entwicklung

hin zu immer größeren Kraftwerken und damit auch

kostengünstigerer Stromerzeugung. Beleg für die

Zuverlässigkeit und Praxistauglichkeit lieferte die

Brennstoffzelle stets in Spezialanwendungen und unter

extremen Bedingungen- in der Stromerzeugung für

Raumkapseln und als U-Boot-Antrieb. Ihre Renaissance vor

etwa zehn Jahren verdankt sie der Suche nach alternativen

Antriebssystemen für Kraftfahrzeuge und nach besonders

umweltschonenden Kraftwerken.

Wasserstoff wird also bereits seit langer Zeit, für industrielle

Zwecke in großem Maßstab, überwiegend aus Erdgas oder

Erdöl gewonnen. Er dient als chemischer Rohstoff, als

---

Laborgas und wird auch in der Raumfahrt als Treibstoff genutzt.

In Zukunft sollte sein Hauptverwendungszweck aber in

Energiespeicherung liegen, beispielsweise für den Transport

von Personen und Gütern.

Die größten Automobilkonzerne arbeiten fieberhaft an der

Entwicklung von wasserstoffbetriebenen Serienwagen.

Nach dem heutigen Stand werden wir wohl in wenigen Jahren

mit wasserstoffbetriebene Fahrzeuge erstatten können. Dies

hängt jedoch unter anderem davon ab, wie viel Zeit und Geld in

die Entwicklung gesteckt wird.

Wasserstoffautos

Die neue Generation Autos soll nur noch Wasserdampf als

Abgas produzieren. Die Wasserstoffautos fahren mit einer

Brennstoffzelle, die durch Wasserstoff angetrieben wird. Sie

haben unglaublich hohe Reichweiten. Der Wasserstoffvorrat auf

der Erde wird nicht verbraucht, sondern erscheint nur in anderer

Form, dem Wasser.

---

Zusatzthema

Wasser- Zahlen, Fakten, Wissenswertes

In unserer Gesellschaft wird zu gedankenlos mit Wasser

umgegangen:

Aufgrund unsere Lebensweise verbrauchen wir täglich im

Durchschnitt ca. 132 Liter Wasser. Die Industrie hat jedoch

einen weitaus höheren Wasserbedarf, nämlich 90% des

gesamten Wasserverbrauchs. Um 1 Liter Benzin herzustellen

werden 20 Liter Wasser benötigt, für die Herstellung eines

PKW′s braucht man sogar 380 000 Liter Wasser.

Vorkommen

Die Oberfläche der Erde besteht zu 77% aus Wasser, allerdings

sind davon wiederum 97% Meerwasser und dadurch als

Nutzwasser unbrauchbar. Und nur 0,5% des Wassers auf der

Erde sind als Trinkwasser nutzbar. Der andere Teil ist

Salzwasser (siehe oben), verschmutzt oder in Gletschern

eingefroren.

Je nach Temperatur und Druck erscheint das Wasser auch als

Nebel, in Wolken, als Regen, Reif, Schnee oder Hagel.

Wichtige Aufgaben von Wasser in unserem Körper

Unser Körper besteht bis zu ca. 70% aus Wasser. Der tägliche

Bedarf an Wasser beträgt beim Menschen 2-3 Liter, ohne die

der Körper austrocknen würde.

Eine der wichtigsten Aufgaben des Wassers ist das Binden von

Schadstoffen und der Abtransport dieser Schadstoffe zur

notwendigen Reinigung des Körpers von innen. Weiter versorgt

das Wasser in unserem Körper als Hauptbestandteil des Blutes

jede Zelle mit Nährstoffen und transportiert die Abwehrkörper:

Wasser

· spült die Gifte im Körper zu Leber und Nieren

· wirkt bei der Regulierung des Energiehaushaltes mit

· lässt alle Teile des Körpers miteinander

,,kommunizieren"

· reguliert den Säure ­ Basen Haushalt

· ist Lösungsmittel bei vielerlei wasserlöslichen Stoffen

· wirkt beim Stoffwechsel mit

---

· regelt die Temperatur

· wirkt als Puffersystem

Jeder Mensch scheidet täglich ca. 5% Flüssigkeit aus. Dies

geschieht nicht, wie oft angenommen über den

Verdauungsweg, sondern vielmehr über unsere

Ausscheidungsorgane: Haut und Lunge.

Wir scheiden alle 20 Tage unsere gesamte Flüssigkeit einmal

aus.

Um das Gleichgewicht im Körper einzuhalten, müssen wir

täglich 2-3 Liter reine Flüssigkeit trinken. Wir nehmen pro Jahr

also ca. 1000 Liter Flüssigkeit zu uns.

Verunreinigung des Trinkwassers

Unser wichtigstes Lebensmittel Trinkwasser wird heute von

immer mehr Seiten gefährdet.Kaum eine Woche vergeht, ohne

das Presse, Rundfunk oder Fernsehen über verschmutztes

Trinkwasser berichten.

Die häufigsten Verschmutzungen sind:

· die biologische Verschmutzung durch Bakterien, Viren,

Pilze und Parasiten

· die anorganische Verschmutzung durch Chloride, Nitrat

und Schwermetalle

· die organische Verschmutzung durch Insektizide,

Pestizide und Herbizide.

Möglichkeiten der Wasseraufbereitung

Zur Wasseraufbereitung haben sich mehrere Systeme

herausgebildet, wie z.B.

· die einfache Destillation ­ aqua destillata (für chemische

und pharmazeutische Zwecke)

· die doppelte Destillation ­ aqua bidestillata (vielfach für

medizinische Zwecke)

· mehrfache Destillation in speziellen Apparaturen aus

Quarz, Edelmetall o.ä. (für Leitfähigkeitsmessungen, da

ultrareines Wasser)

---

Auch zur Wasserverbesserung an der ,,Zapfstelle", also dort wo

das Wasser gebraucht wird, wie z.B. in der Küche, haben sich

mehrere Systeme entwickelt.

Es gibt z.B.

· Ionentauscher (das harte kalkhaltige Wasser durchfließt

ein Austauschmaterial, das mit Natriumionen angereichert

wird)

· Diverse Filterarten

· Die Dampfdestillation

Wie das Wasser auf die Erde kam

Der Vorrat an flüssigem Wasser auf der Erde beträgt 1,36

Milliarden Kubikkilometer. Wie kamen diese gewaltigen

Wassermengen auf die Erde? Die moderne Wissenschaft

verbindet diese Frage mit dem Rätsel der Entstehung der Erde

überhaupt. Man ist heutzutage der Meinung, dass sich die

Sonne aus einer unermesslich großen Gaswolke entwickelt hat,

die aus Wasserstoff und Helium bestand. In dieser Gaswolke

waren als feiner Staub alle Elemente schon enthalten, aus

denen sich später die Planeten zusammensetzten. Einer dieser

Bestandteile war Wasser in Form von Dampf, Kristallen und

winzigen Tröpfchen.

Während die kosmische Wolke im Weltall herumwirbelte,

bildete die Schwerkraft eine Kernzone, die sich fest

zusammenballte. Mit zunehmender Dicht des Kerns stieg seine

Temperatur, bis sich schließlich das unvorstellbare Ausmaß von

etwa 12,8 Millionen Grad Celsius erreichte. Bei dieser

Temperatur wandeln sich Wasserkerne in Helium um und

setzten Energie frei. Damit begann die thermonukleare

Reaktion, die sich selbst speisende Quelle für Sonnenwärme

und Sonnenlicht.

Die Sonne verdichtete sich zu einem selbstständigen Körper,

noch bevor sie die sie umgebende kosmische Wolke in sich

---

hineingezogen hatte. Was übriggeblieben war, raste in Form

riesiger, wirbelnder Scheiben aus kollidierenden Partikeln weiter

umher. Die Scheiben wurden zu immer größeren Anhäufungen

von Materie aus denen nach mehreren Millionen Jahren die

neun Mitglieder der Planetenfamilie entstanden.

Das Wasser, das ein Bestandteil der ursprünglichen,

kosmischen Wolke war, verteilte sich auf die Planeten. Menge

und Beschaffenheit des Wassers waren dabei abhängig von

der Masse des Planeten (die seine Schwerkraft bestimmt) und

von seiner Entfernung zur Sonne (welche die

Oberflächentemperatur des Planeten bestimmt).

Menge und Art des Wasserhaushaltes der Erde haben sich aus

der Größe und der Position unseres Planeten im Sonnensystem

ergeben. Die Schwerkraft der Erdmasse reicht aus, um eine

Atmosphäre aus Wasserdampf und anderen Gasen zu halten.

Bei einer durchschnittlichen Entfernung von 149,5 Millionen

Kilometern von der Sonne hält sich die Erde nahe an dem Kern

einer schmalen Zone auf, in der die Temperaturen so sind, dass

Wasser als Flüssigkeit, in fester Form und als Dampf existieren

kann. Gemessen an kosmischen Größenordnungen ist diese

Zone recht klein: Ein Gürtel von 120 Millionen Kilometern Breite

­ das sind etwa zwei Prozent vom Radius des Sonnensystems.

Der kosmische Staub, aus dessen Zusammenballung die Erde

hervorging enthielt also auch Bestandteile des Wassers. Wie

aus diesen Molekülen ganze Ozeane von Wasser, riesige

Berge aus Eis und feuchte Atmosphäre entstehen konnten ist

umstritten. Die heute überwiegend anerkannte Theorie besagt,

dass sich die Erde durch den Aufprall von weiterer

meteorähnlicher Materie aus dem All, durch Radioaktivität, die

damals etwa fünfzehnmal höher war als heute und durch den

Druck, der mit der Verdichtung der Urmaterie weiter zunahm, in

ihren Anfängen sehr stark erwärmte.

Nach dieser Theorie wurde die Erde schließlich so heiß, dass

sie zu schmelzen begann. Zuerst im Kern und im Laufe von

etwa hundert Millionen Jahren durch und durch. Das Wasser

verdampfte und da sich Wassermoleküle bei großer Hitze in

ihre Bestandteile auflösen, verschwand es schließlich ganz.

Zwar hatte Wasser aufgehört auf der Erde zu existieren, aber

als Möglichkeit blieb es vorhanden, da Wasserstoff und

---

Sauerstoff zu den Gasen gehörten, die innerhalb und oberhalb

der turbulenten Oberfläche de geschmolzenen Planeten

umherwirbelten.

Als die Radioaktivität nachließ und die Zusammenballung des

Erdkörpers sich verlangsamte, kehrte sich der

Temperaturkreislauf um: Die Erde kühlte jetzt allmählich ab.

Ehe die Erdkruste hart geworden war, verflüchtigte sich der

größte Teil der Atmosphäre heißer Gase in den Weltraum. Die

Erde schaffte sich selbst Ersatz, indem sie Gase, einschließlich

Wasserdampf, aus ihrem Inneren blies. Aus Spalten, Kratern

und platzenden Blasen zähflüssigen Gesteins schoss der

Dampf empor und kondensierte in der Kälte der höheren

Atmosphäre, sodass sich allmählich eine dichte Wolke von

Wassertröpfchen und Schnee um die Erde legte.

Je weiter die Abkühlung fortschritt, desto mehr senkte sich das

Wasser aus der Luft auf die Erdkruste nieder, bis diese

schließlich so weit abgekühlt war, dass das Wasser auf sie

auftreffen konnte, ohne gleich zu verdampfen. Und nun setzte

eine Sintflut ein, die Jahrhunderte lang andauerte. Der

Wolkenmantel verdünnte sich dadurch so weit, dass sie Sonne

durchdrang und das Wasser der Urmeere erwärmte.

---