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• Erstellungsdatum 22. Mai 2022
• Zuletzt aktualisiert 22. Mai 2022

Zur Theorie der Wasserstruktur

Über die Beziehungen zwischen den Theorien der polymorphen Assoziate und der Quasikristallinität

V o n A . G I E R E R u n d K . W I R T Z
Aus dem Max-Planck-Institut für Physik, Göttingen
(Z. Naturforschg. 5 a, 577—580 [1950]; eingegangen am 7. Oktober 1950)

In einer früheren1 sowie in der folgenden2 Arbeit wurde die Wassertheorie von E u c k e n benutzt, um die Anzahl von Wasserstoffbrücken im Wasser zu berechnen. Außerdem wurde vor einiger Zeit die Theorie von B e r n a 1 und F o w 1 e r 4 zur Deutung einiger charakteristischer Unterschiede zwischen den Molvolumina von leichtem und schwerem Wasser herangezogen 5. Es scheint deshalb wünschenswert, hier kurz auf die Beziehungen hinzuweisen, die
zwischen den beiden auf den ersten Blick so sehr verschieden ersdieinenden Betraditungsweisen von Eucken und von Bernal-Fowler bestehen. Insbesondere liegt uns daran, zu zeigen, daß die Euckensche Behandlung des Wassers als Mischung von Assoziaten als eine quantitative Darstellung des Gleichgewichts zwischen drei Nahordnungsformen interpretiert werden kann, deren Koexistenz im quasikristallinen Gitter der Flüssigkeit den Ausgangspunkt der Theorie
von Bemal und Fowler bildete.

Die Anomalien der physikalischen Eigenschaften des Wassers führt man auf die Besonderheiten der Nahordnung der Orte und Orientierungen seiner Molekeln zurück. Wasser ist keine „einfache Flüssigkeit". Dennoch hat das Studium seiner Besonderheiten dazu geführt, daß man
gewisse zwischenmolekulare Beziehungen heute bei kaum einer Flüssigkeit so gut kennt wie beim Wasser. Die Nahordnung beruht auf der gewinkelten Struktur des H.,0-Moleküls, die eine besondere (Vierer-) Koordination ermöglicht, sowie auf dem OH-Dipolmoment, durch das starke gerichtete Nebenvalenzen, H-Brücken, gebildet werden können. Die Entassoziation der H-Brücken bei steigender Temperatur ist für die thermischen, das Gleichgewicht zwischen
verschiedenen Assoziations- und Koordinationsformen für die Volumen-Anomalien verantwortlich.