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Sonntag, 11.12.2016
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Rätsel Wasser

Ein Lösungsmittel mit Geheimnissen

Rätsel Wasser

Wasser bedeckt etwa 70 Prozent der Erdoberfläche und doch ist flüssiges Wasser eher eine Rarität. Im Weltall sucht man es bislang vergebens. Je nach Druck und Temperatur kann es auch fest oder gasförmig sein und ist über einer kritischen Temperatur keinem Aggregatzustand mehr zuzuordnen. Allein Eis liegt in zehn verschiedenen Formen vor, wie Forscher jetzt herausfanden.

Im Zusammenspiel von Experiment und Computersimulation kommen Chemiker jetzt hinter die Vielfalt seiner Fähigkeiten: So beeinflusst Wasser die Aktivität der Proteine und greift damit sogar in die Biosynthese ein. Im täglichen Leben kommt Wasser in allen drei Aggregatzuständen vor: als Festkörper zum Beispiel im Tiefkühlschrank, als Flüssigkeit im Trinkglas und als Gas im Dampfkochtopf. Nur wenn flüssiges Wasser vorhanden ist, kann sich eine belebte Natur entwickeln.

„Es ist wohl ausgemacht, dass nächst dem Wasser, das Leben das Beste ist, was der Mensch hat...“, schreibt Georg Christoph Lichtenberg (1742 – 1799) in seinen berühmten Sudelbüchern. Tatsächlich besteht der Mensch zu mehr als zwei Dritteln aus Wasser. Es ist nicht nur Lösungsmittel für viele Stoffe, sondern wirkt aktiv an biomolekularen Prozessen mit. Will man diese Funktionen verstehen, muss man die Eigenschaften des Wassers auch über weite Temperatur- und Druckbereiche kennen.

Was bewegt die Wissenschaftler nun, diese Fragestellungen zu untersuchen? Die Triebfeder ist der Erkenntnisgewinn. Die Arbeiten zählen eindeutig zur Grundlagenforschung. Obwohl die Forscher nun wichtige Phänomene besser als noch vor fünf Jahren verstehen, sind Auswirkungen der Forschungsergebnisse auf unser tägliches Leben dennoch in naher Zukunft kaum zu erwarten. Dass sich aus Grundlagenuntersuchungen allerdings sehr schnell unvorhersehbare Anwendungen ergeben können, zeigen technische Verfahren, in denen überkritisches Wasser als Lösungsmittel benutzt wird.

Bis vor rund zehn Jahren wurde die Beschäftigung mit den Eigenschaften des überkritischen Wassers als "exotisches" Forschungsgebiet abgetan. Heute wird – trotz der mit der Erzeugung hoher Temperaturen und hoher Drücke verbundenen, enormen technischen Schwierigkeiten – überkritisches Wasser als Lösungsmittel bei neuartigen Verfahren zur Vernichtung hochtoxischer Chemikalien genutzt.

Inhalt:

  1. Drei aus eins
    Die Aggregatzustände des Wassers
  2. Zwei Wasserstoff, ein Sauerstoff
    Einfache Formel - einzigartige Eigenschaften
  3. Eis ist nicht gleich Eis
    Gefrorenes Wasser unter der Lupe
  4. Wasser als Biobaustoff
    Faltungen auf der Spur
  5. Druckkammer aus Diamant
    Experimentieren: Hohe Drücke ohne viel Kraft
  6. Von Kernen und Elektronen zu Molekülen
    Simulation der Wechselwirkungen des Wassers
ChemieRUBIN/H. Weingärtner, D. Marx
Stand: 07.01.2005
 
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