Die verrückte Welt des Wassers wird noch ein wenig verrückter

Seltsam, seltsamer, am seltsamsten! Zu der verrückten Natur einer der einfachsten chemischen Substanzen – dem Zeug, das so vertraut ist, dass sogar Nicht-Wissenschaftler seine chemische Formel kennen – gesellt sich eine weitere eigenartige unerwartete Wendung. Wissenschaftler berichten, dass das gute alte H₂O sich in eine neue Art von Flüssigkeit verwandeln kann, wenn es unter seinen Gefrierpunkt abgekühlt wird. Der Bericht erscheint im Journal of Physical Chemistry B der American Chemical Society.

Pradeep Kumar und H. Eugene Stanley erklären, dass Wasser eine eigenartige Substanz ist, welche über 80 ungewöhnliche Eigenschaften zeigt, eingeschlossen einige, die Wissenschaftler immer noch nicht verstehen. Beispielsweise kann Wasser in allen drei Aggregatzuständen (flüssig, fest, gasförmig) gleichzeitig existieren. Und die Kräfte an seiner Oberfläche ermöglichen es Insekten, auf Wasser zu laufen und es von den Wurzeln in die Blätter von Bäumen und anderen Pflanzen aufsteigen zu lassen. Des Weiteren haben Wissenschaftler vermutet, dass Wasser von einer Art Flüssigkeit in eine so genannte “flüssig-flüssig”-Phase übergehen kann, aber mit der heutigen Laborausrüstung es ist unmöglich zu testen, weil diese Dinge so schnell ablaufen. Darum benutzten Kumar und Stanley Computersimulationen, um es zu testen.

Sie fanden heraus, dass die Wärmeleitfähigkeit des Wassers abnimmt, wenn sie flüssiges Wasser in ihren Simulationen abkühlten – wie man es von gewöhnlichen Flüssigkeiten erwartet. Aber wenn sie die Temperatur bis auf 54 Grad über dem absoluten Nullpunkt abkühlten, begann das flüssige Wasser in der Simulation, die Wärme sogar noch besser zu leiten. Ihre Untersuchungen deuten darauf hin, dass Wasser unterhalb dieser Temperatur scharfen aber stetigen strukturellen Änderungen unterliegt, bei denen die lokale Struktur der Flüssigkeit extrem geordnet wird, ähnlich wie Eis. Diese strukturellen Änderungen in flüssigem Wasser führen zu einem Anstieg der Wärmeleitfähigkeit bei niedrigen Temperaturen. Die Wissenschaftler sagen, dass dieses überraschende Ergebnis die Theorie unterstützt, dass Wasser einen “flüssig-flüssig”-Phasenübergang besitzt.

Den Autoren wurde finanzielle Unterstützung der National Science Foundation und den National Academies Keck Futures Initiatives zuteil.

Quelle: http://portal.acs.org/portal/acs/corg/content?_nfpb=true&_pageLabel=PP_ARTICLEMAIN&node_id=223&content_id=CNBP_028610&use_sec=true&sec_url_var=region1&__uuid=f17110ad-c07a-4519-9636-6454ac7fdbf9

(THK)