Wasser und Mineralsalze: Aufbau, Eigenschaften und Funktionen

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Das Wassermolekül: Aufbau und Polarität

Wasser besitzt ein besonderes physikalisches Verhalten, insbesondere da die beiden Elektronen der Wasserstoffatome im Molekül zum Sauerstoffatom hin verschoben sind. Es besitzt einen negativen Pol am Sauerstoffatom und zwei positive Pole an den Wasserstoffatomen. Daher ist Wasser ein bipolares Molekül.

Wichtige Eigenschaften von Wasser

Wasser zeichnet sich durch folgende Eigenschaften aus:

  1. Hohe Bindekraft zwischen Molekülen über Wasserstoffbrückenbindungen.
  2. Hohe Adhäsionskraft (Klebkraft). Wassermoleküle haben die Fähigkeit, sich an den Wänden von Röhrchen mit kleinem Durchmesser festzuhalten und gegen die Schwerkraft aufzusteigen, bekannt als Kapillarität.
  3. Hohe Oberflächenspannung, d.h., die Oberfläche bietet Widerstand gegen das Zerreißen.
  4. Hohe spezifische Wärmekapazität. Wasser besitzt eine hohe spezifische Wärmekapazität, da zur Erhöhung seiner Temperatur nur ein geringer Teil der Wasserstoffbrückenbindungen gebrochen werden muss.
  5. Hohe Verdampfungswärme. Um vom flüssigen in den gasförmigen Zustand überzugehen, müssen alle Wasserstoffbrückenbindungen gebrochen werden.
  6. Höhere Dichte im flüssigen als im festen Zustand. Im festen Zustand (Eis) bilden die Wasserstoffbrückenbindungen ein Gitter, wodurch Wasser ein größeres Volumen als im flüssigen Zustand einnimmt.
  7. Hohe dielektrische Konstante. Wasser ist ein hervorragendes Lösungsmittel.
  8. Geringer Ionisationsgrad.

Funktionen von Wasser in Lebewesen

Dank seiner einzigartigen Eigenschaften erfüllt Wasser in Lebewesen folgende wichtige Funktionen:

  1. Lösungsmittel: Das Wassermolekül ermöglicht die Dissoziation von Salzen in Kationen und Anionen, die von Wasserdipolen umgeben werden.
  2. Reaktionspartner: Wasser ist an vielen chemischen Reaktionen beteiligt, wie beispielsweise der Photosynthese.
  3. Transportmittel: Wasser dient als Transportmedium für zahlreiche Stoffe, sowohl von außen in den Körper als auch innerhalb des Körpers.
  4. Strukturgeber: Zellen ohne starre Zellwand behalten ihre Form und Größe durch den internen Wasserdruck (Turgor).
  5. Mechanischer Puffer/Stoßdämpfer: Wasser minimiert Reibung, z.B. zwischen Organen oder Gelenken.
  6. Temperaturregler: Aufgrund seiner hohen spezifischen Wärmekapazität und hohen Verdampfungswärme hilft Wasser bei der Temperaturregulation. Ein Beispiel ist das Schwitzen bei Tieren zur Kühlung.

Mineralsalze in Lebewesen

Mineralsalze kommen in Lebewesen in drei Hauptformen vor:

  1. Mineralische Ausfällungen: Dies sind unlösliche, feste Strukturen, die oft eine Stütz- oder Skelettfunktion haben (z.B. Knochen, Muschelschalen).
  2. Gelöste Mineralsalze: Sie liegen als dissoziierte Anionen und Kationen vor.
  3. Mineralien in Verbindung mit organischen Molekülen: Sie sind oft an Proteine gebunden (z.B. als Phosphoproteine) oder Bestandteile von Lipiden (z.B. Phospholipide) und erfüllen vielfältige Funktionen.

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