Wasser: von Clustern in die Flüssigkeit

Wasser ist für jede Form des Lebens von fundamentaler Bedeutung und spielt in vielen biologischen und chemischen Prozessen eine wichtige Rolle. Obwohl Wasser zu den am häufigsten vorkommenden Substanzen zählt, ist es bei Weitem keine einfache Flüssigkeit. Wasser weist stark polare Wasserstoffbrücken auf, die für eine Reihe anomaler physikalischer und chemischer Eigenschaften verantwortlich sind. Seit mehr als einem Jahrhundert inspirieren die Bedeutung und die Besonderheiten des Wassers Wissenschaftler zur Entwicklung von Modellen, die das beobachtete Verhalten von Wasser reproduzieren können. Die Kenntnisse über Struktur und Bindung in kleinen Wasserclustern sind ein Schlüssel für das Verständnis von Wasser in der flüssigen Phase und im Eis sowie seiner Lösungsmitteleigenschaften. Moderne quantenmechanische und hochauflösende spektroskopische Methoden konnten in jüngster Zeit große Erfolge bei der Charakterisierung solcher Cluster erringen. Mit Clustermodellen versucht man, den Übergang von solchen Strukturen in die Flüssigkeit nachzuvollziehen. Die wichtige Frage lautet nun: Wie müssen solche Cluster beschaffen sein, damit sie Wasser im flüssigen Zustand beschreiben können?