Mein erklärendes Verzeichnis nicht allgemeinverständlicher Begriffe in den naturwissenschaftlichen Fächern - Buchstabe W

Anna Heynkes, 20.12.2005

Wärme - Die Wärme eines Körpers ist die Bewegungsenergie seiner Atome oder Moleküle. Je schneller sie sich bewegen, desto wärmer ist der Körper. Das Ausmaß, in dem ein Körper erwärmt ist, seinen Wärmezustand, bezeichnet man als seine Temperatur. Als relativ leicht meßbare Bezugspunkte für die Temperaturmessung mit Thermometern dienen in der Celsius-Skala der Gefrierpunkt (0°C) und die Siedetemperatur des Wassers bei 1,013 bar Luftdruck (100°C). (http://www.experimentalchemie.de/03-b-05.htm)

Wasser ist wegen seiner außerordentlichen Eigenschaften eine der Grundlagen irdischen Lebens.
Verglichen mit Molekülen gleicher Molekülmasse sind Gefrierpunkt (0 °C) und Siedepunkt von Wasser (100 °C bei 1,013 bar Luftdruck) sehr hoch. Wasser ist auch ein ausgezeichneter Wärmespeicher, seine Verdampfungswärme ist im Vergleich zu anderen Stoffen sehr groß und es besitzt eine hohe Oberflächenspannung. Im Gegensatz zu anderen Stoffen wird Wasser nicht bei abnehmender Temperatur immer dichter, sondern es erreicht seine größte Dichte von 1,000 Gramm pro Milliliter bei 4 °C und wird bei noch tieferen Temperaturen wieder leichter. Deshalb schwimmt Eis mit einer Dichte von nur noch 0,917 g/ml auf dem Wasser. Man nennt dieses Verhalten die Anomalie des Wassers. (http://mitglied.lycos.de/offenwanger/wawett/inhalt/waphysik.htm)
Die Ursache für die erstaunlichen Eigenschaften des Wassers liegt in der besonderen Struktur des Wassers. In jedem Wassermolekül gibt es ein großes Sauerstoffatom, dessen 8 Elektronen von seinen 8 Protonen im Atomkern stark angezogen werden. 2 seiner Elektronen bewegen sich in einer innersten Schicht um den Atomkern. Seine übrigen 6 Elektronen befinden sich in einer zweiten, weiter außen liegenden Schicht, die in 4 getrennte Räume unterteilt ist, in denen je 2 Elektronen Platz haben. Zwei der 4 Räume der äußeren Elektronenschale sind jeweils mit einem Elektronenpaar gefüllt, aber in den beiden anderen Elektronenaufenthaltsräumen sitzt nur jeweils ein einsames Elektron, das gut noch einen Partner gebrauchen könnte. Diese Partner bekommen die beiden einsamen Elektronen in der äußeren Elektronenschale des Sauerstoffs von 2 winzigen Wasserstoffatomen, die jeweils nur aus einem Proton und einem Elektron bestehen. Dieses eine Elektron teilt sich jedes der beiden Wasserstoffatome mit dem großen Sauerstoffatom. Dadurch ist das Sauerstoffatom durch gemeinsame Elektronenpaare mit 2 Wasserstoffatomen verbunden und hat selber eine perfekt gefüllte äußere Elektronenschale. Aber die 8 Protonen im Kern des Sauerstoffatoms ziehen viel stärker an den gemeinsamen Elektronenpaaren als die beiden Wasserstoffatome mit nur jeweils 1 Proton. Deshalb rutschen die gemeinsamen Elektronenpaare ganz weit zum Sauerstoff, der dadurch fast die gesamte negative Ladung der beiden Elektronen der Wasserstoffatome an sich zieht und selber einen deutlichen Überschuß an negativer Ladung erhält. Umgekehrt bleibt den beiden Wasserstoffatomen nur noch ganz wenig von ihren Elektronen, sodaß sie fast nur noch aus ihren positiv geladenen Protonen bestehen und dementsprechend positiv geladen sind. Das Wassermolekül enthält also ein stark negativ geladenes Sauerstoffatom und 2 jeweils halb so stark positiv geladene Wasserstoffatome, die zusammen ein Dreieck bilden. (http://www.guidobauersachs.de/allgemeine/FLUFEST.html)
Könnte man 2 Striche zwischen dem Sauerstoffatom und den beiden Wasserstoffatomen zeichnen, dann würden diese einen Winkel von etwa 104,5° einschließen. Dadurch besitzt das Wassermolekül praktisch eine positive und eine negative Seite und ist damit ein Dipol. Diese Dipol-Moleküle ziehen sich im Wasser gegenseitig an und es bilden sich relativ stabile Verbindungen zwischen den negativen Ladungsüberschüssen der Sauerstoffatome und den positiv geladenen Wasserstoffatomen benachbarter Wassermoleküle. Durch diese sogenannten Wasserstoffbrückenbindungen werden benachbarte Wassermoleküle relativ fest mit einander verbunden. (http://mitglied.lycos.de/offenwanger/wawett/inhalt/struktur.htm)
Tatsächlich ist es sogar so, daß immer eine ganze Reihe von Wassermolekülen ziemlich stabil miteinander verbunden sind und quasi ein einziges großes Molükül bilden. Deshalb verhält sich Wasser so wie Stoffe mit viel grüßeren Molekülen und der starke Zusammenhalt der Wassermoleküle ist auch für seine große Oberflächenspannung verantwortlich. Deshalb ist das Wasser bei Raumtemperatur (ca. 20° C) auch flüssig und nicht gasförmig wie es eigentlich sein müsste.

Weinstein ist ein ausgefallenes Salz der Weinsäure (HOOC-CHOH-CHOH-COOH) und besteht aus einem Gemisch aus Kaliumhydrogen-Tartrat (Summenformel KC4H5O6) und Calcium-Tartrat (Summenformel CaC4H4O6).

Wissenschaft ist ein schwer zu definierender Begriff.
Gemäß dem Duden-Lexikon ist Wissenschaft der Gesamtbestand des logisch nach bestimmten Sachgebieten geordneten Wissens. In dieser Form wurde der Begriff Wissenschaft von griechischen Philosophen geprägt und in die abendländische Tradition übernommen. Eher dem heutigen Verständnis entspricht die Definition im Meyers Lexikon, nach der Wissenschaft der Prozess methodisch betriebener Forschung und der Lehre als Darstellung der Ergebnisse und Methoden der Forschung ist. Nach dem Meyers Lexikon beginnt eine Wissenschaft mit dem Sammeln, Ordnen und Beschreiben ihres Materials und geht dann zur Bildung von Hypothesen und Theorien über, welche die gesammelten Daten erklärbar machen sollen. Problematisch ist aber die an den Zielen orientierte Unterteilung des Meyers Lexikons in theoretische (bzw. reine), sowie angewandte (bzw. praktische) Wissenschaften, weil fortgeschrittene Wissenschaften - wie die Physik - experimentelle, theoretische und angewandte Forschung in sich vereinigen.
Das Duden-Lexikon skizziert, wie sich aus der vom französischen Philosophen Descartes eingeführten Unterscheidung der Wissenschaften nach ihren Methoden, ein inzwischen von Vielen als problematisch empfundenes Verständis von Wissenschaft, Wissenschaftlichkeit und Wissen entwickelte. Seit Descartes wird nämlich von den klassischen Wissenschaften nur noch als Wissen anerkannt, was sich mit wissenschaftlichen Methoden ermitteln läßt. Ein einheitliches System und eine allgemeingültige Definition aller Wissenschaften gibt es trotz oder gerade wegen vieler Ansätze bis heute nicht.
Zurückgehend auf die alte Einteilung der Wirklichkeit in Natur und Geist unterscheidet man nach Auskunft des Duden-Lexikons in Deutschland zwischen Natur- und Geisteswissenschaften. Laut Meyers Lexikon versteht man im deutschen Sprachraum etwa seit Mitte des 19. Jahrhunderts als Geisteswissenschaften diejenigen, die sich mit den Ordnungen des Lebens in Staat, Gesellschaft, Recht, Sitte, Erziehung, Wirtschaft und Technik sowie den Deutungen der Welt in Sprache, Mythos, Kunst, Literatur, Philosophie und Religion beschäftigen. Das Duden-Lexikon hingegen gibt Theologie und Philosophie eine Sonderstellung.

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