Wasser hat eine ungewöhnlich hohe Viskosität
Die Viskosität von Wasser ist höher als erwartet für ein so kleines Molekül.
Wissenschaftliche Erklärung
Die Viskosität beschreibt den Widerstand einer Flüssigkeit gegen Strömung. Für ein Molekül mit der geringen Masse von nur 18 Dalton zeigt Wasser eine ungewöhnlich hohe Viskosität: bei 25 Grad Celsius beträgt sie 0,89 Millipascal-Sekunden. Aufgrund seines Molekulargewichts allein würde man einen Wert von etwa 0,3 Millipascal-Sekunden erwarten — Wasser ist also etwa dreimal zähflüssiger als erwartet.
Der Grund liegt erneut in den Wasserstoffbrückenbindungen. Wenn Wasser fliesst, müssen die Moleküle aneinander vorbeigleiten. Dabei müssen ständig Wasserstoffbrückenbindungen gebrochen und neu gebildet werden. Jedes Wassermolekül ist im Durchschnitt in etwa 3,5 Wasserstoffbrücken eingebunden, die jeweils eine Lebensdauer von wenigen Pikosekunden haben. Obwohl die Bindungen ständig brechen und sich neu bilden, bremsen sie die Strömung dennoch messbar ab.
Im Vergleich: Aceton (Molekularmasse 58) hat eine deutlich geringere Viskosität (0,31 Millipascal-Sekunden) als Wasser, obwohl es mehr als dreimal so schwer ist. Dies zeigt, wie dominant der Einfluss der Wasserstoffbrückenbindungen ist.
Alltagsrelevanz
Die hohe Viskosität von Wasser beeinflusst viele biologische und technische Prozesse. In unserem Körper bestimmt sie den Strömungswiderstand des Blutplasmas und damit den Blutdruck. In der Natur beeinflusst sie, wie schnell sich Nährstoffe in Gewässern verteilen und wie Organismen durch Wasser navigieren.
Die relativ hohe Viskosität ist auch spürbar, wenn man einen Löffel durch Wasser rührt — es bietet mehr Widerstand, als man bei einem so leichten Molekül erwarten würde. Für die Industrie hat die Viskosität Auswirkungen auf Pumpenleistungen, Rohrleitungssysteme und die Effizienz von Kühl- und Heizsystemen.