Warum Wasser erst bei minus 48,3 Grad gefriert
Baku, den 26. November (AZERTAG). Theoretisch gefriert Wasser bei 0 Grad. Manche Umstände lassen es auch bei tieferen Temperaturen flüssig sein. Doch bei minus 48,3 Grad ist nun wirklich Schluss.
Wasser gefriert bei null Grad Celsius. Theoretisch zumindest. Meerwasser wird aufgrund seines Salzgehaltes unter Umständen auch erst bei minus 1,9 Grad fest oder im Extremfall des Toten Meeres sogar bei minus 21 Grad. Aber auch salzfreies Wasser gefriert erst weit unter null, wenn es extrem sauber ist. Dann fehlen die Kristallisationskeime, welche die H2O-Moleküle brauchen, um sich anzulagern und in ein geordnetes Gitter einzufügen. Aber wie tief geht’s?
Forscher der Universität von Utah haben es genauer untersucht: Spätestens bei minus 48,3 Grad Celsius muss Wasser gefrieren, egal, wie salzig oder sauber es ist. In Wolken hatte man schon flüssiges Wasser von minus 40 Grad gefunden, nun also ist die theoretisch erreichbare untere Grenze gefunden.
Vordergründig könnte man denken, die abnehmende Temperatur habe dann einen Punkt erreicht, an dem die Eigenbewegung der Moleküle so verringert ist, dass ihr Schwirren die Anziehungskräfte nicht mehr überwinden kann und sie sich im festen Kristallgitter zusammenfinden. Doch vielmehr entsteht bei minus 48,3 Grad eine völlig neue räumliche Struktur des Wassers.
Die dahinterreibenden Moleküle ordnen sich tetraederförmig an, also in Form von Pyramiden mit einer dreiseitigen Grundfläche, in der Mitte der Pyramide steckt auch ein Molekül. Während jedes Molekül im flüssigen Aggregatzustand zunächst mit je zwei weiteren verbunden war (über lockere sogenannten Wasserstoffbrückenbindungen), sind es nun vier Partner. Gewissermaßen gibt es nun kein Zurück mehr, und das Bindungsgeflecht wird so straff, dass sich ein regelmäßiges Kristallgitter formt.
Das zu wissen, interessiert nicht nur vergeistigte Theoretiker, sondern auch Meteorologen und Klimaforscher. Denn die Umstände, wann welche molekularen Wasserstrukturen ineinander übergehen, beeinflussen auch, wie eingestrahltes Sonnenlicht absorbiert und in der Atmosphäre gebunden wird.
