Big Bang 2, Schulbuch

71 9.3 Elektrische Kräfte zwischen Teilchen Das gilt von den einfachsten Molekülen ( 1  Info: Elektronen-Mitbenutzung ) bis hin zu den komplizier- testen ( 1  Info: Bauplan für den Menschen ). Gut, aber warum halten die Atome in Molekülen zusammen? Grundsätzlich gilt: Gleichnamige Ladungen stoßen einander ab (z. B. + und +), ungleichnamige ziehen ein- ander an (+ und –). Die elektrische Kraft bewirkt da- her, dass die Protonen die Elektronen anziehen und somit Atome entstehen können! Die elektrische Kraft ist es aber auch, die Atome zu Molekülen gruppiert ( B 9.22 bis 9.24 ) und Moleküle zu noch viel viel größe- ren Gebilden, etwa zu Menschen. Sie hält Wassermole- küle zusammen ( 1  Info: Eine Decke für drei Leute ), verleiht allen festen Körpern Festigkeit ( A12 ) und hält die Kreide an der Tafel ( A13) . Ohne sie würde alles so- fort auseinander fallen – auch du ( A11 )! Eine Decke für drei Leute Wieso ziehen elekt- risch neutrale Mole- küle einander an? Sehen wir uns eine der Möglichkeiten am Beispiel des Wassermoleküls an. Das Sauerstoffatom zieht die gemein­ same Elektronen­ hülle etwas stärker zu sich. Es ist so ähn- lich, als würden sich drei Leute um eine Decke streiten , und einer bekommt den Löwenanteil. Das Sauerstoff-Ende wird dadurch ein wenig negativer, die Was- serstoff-Enden ein wenig positiver ( B 9.25 ). Nun schlägt die elektrische Anziehungskraft zwischen den Wassermolekülen zu ( B 9.26 ). Diese Ver- bindungen sind als Wasserstoffbrücken bekannt. Es klingt ein wenig widersprüchlich, aber fallende Tropfen sind nicht tropfenförmig , sondern kugelrund ( B 9.27 ; A9 ). Im Alltag und in Kinderbüchern sind sie also fast immer falsch dargestellt. Wie kommt es zur Kugelform? Es liegt an den elektrischen Kräften Ein Wassermolekül ist neutral, aber die Ladungen sind nicht gleichmäßig verteilt. B 9.25 Die unregelmäßige Ladungsverteilung führt zur elektrischen Anziehung. B 9.26 zwischen den Wassermolekülen. In B 9.28 sind diese vereinfacht als Kugeln gezeichnet. Während die Wassermoleküle im Inneren des Tropfens von allen Seiten gleich stark angezogen werden ( a ), fehlt denen an der Oberfläche die obere Hälfte der Nachbarn. Dadurch entsteht eine Gesamtkraft , die nach innen zeigt ( b ) und den Tropfen rund macht. Frei fallende Tropfen sind kugelrund! Der Ausdruck „Tropfenform“ ist also falsch! B 9.27 a) Im Inneren sind alle Kräfte ausgeglichen. b) Am Rand wirkt eine Gesamtkraft nach innen (rot). B 9.28 Man nennt diesen Effekt auch Oberflächenspannung . Es wirkt so, als wäre um den Tropfen herum eine dün- ne Haut, die ihn zusammenhält. Dieser „Haut-Effekt“ tritt auch bei einer geraden Oberfläche auf. Deshalb kann man leichte Objekte vorsichtig aufs Wasser legen, das sich dabei ähnlich wie eine dünne Gummi- haut etwas eindellt ( A10 ). Ein interessanter Effekt ergibt sich bei Wasser in schmalen Röhrchen . Je dünner diese sind, desto höher steigt es an ( B 9.29 a ). Man nennt solche Röhrchen Haarröhrchen und diesen Effekt daher Haarröhrchen-Effekt . Er tritt auf, weil die elektrische Anziehung zwischen den Wassermolekülen kleiner ist, als zwi- schen Wassermole- külen und Wand. Dadurch wird das Wasser gewisser- maßen elektrisch etwas hinaufge­ zogen. So zieht eine Pflanze das Wasser in die Blätter ( b ). Die elektrische Kraft bindet die Elektronen an die Atomkerne und bildet so die Elemente . Sie verbindet Atome zu Molekülen und diese zu noch größeren Gebilden – etwa zu Menschen. Sie hält Flüssigkeiten zusammen, macht Tropfen rund, verleiht Festkörpern die Festigkeit und versorgt Bäume mit Wasser. B 9.29 Nur zu Prüfzweck n – Eigentum des Verlags öbv