Das Bekenntnis könnte kaum eindeutiger sein. „Wasser ist überhaupt nicht verstanden“, sagt Eugene Stanley – einer, der es wissen muss. Der Leiter des Polymer Research Center der Boston University gilt weltweit als führender „Wasserkopf“. Mit Analyseverfahren und Computerpower ist der Physiker seit Jahrzehnten dem Nass wissenschaftlich auf der Spur. Um die Grafik zu öffnen, klicken Sie bitte auf das Bild BILD

Doch nicht nur ihm, jedem von uns begegnen die Absonderheiten des Wasser. Wenn es gefriert, zieht es sich nicht wie andere Stoffe zusammen. Im Gegenteil: Die Dichte sinkt, es dehnt sich aus und sprengt Sprudelflaschen, Bauwerke und Straßen. Die größte Dichte hat Wasser dagegen bei vier Grad. Ursache? Letztlich unverstanden.

Warum kann man Schlittschuhlaufen? Selbst bei eisigsten Temperaturen ermöglicht ein dünner, flüssiger Film unter den Kufen das Gleiten auf der Eisfläche – obwohl man mindestens einen Elefanten bräuchte, um genügend Gewicht auf die Kufen zu bringen, damit allein Druck und Reibung das Eis darunter zum Schmelzen brächten. Wieder: Ursache unverstanden. Oder warum schmerzt ein Bauchplatscher ins kalte Wasser weniger als ins warme? Der Zusammenhang zwischen Temperatur und Kompressibilität – die Bereitschaft einer Substanz, sich zusammendrücken zu lassen – ist anders als bei allen anderen Stoffen. Wieso? Ursache unverstanden. Materialforscher können den Katalog von den Absonderheiten des Wassers noch beliebig erweitern. Thermische Ausdehnung, Mischbarkeit, Heizbarkeit: Im Detail unverstanden.

Dabei ist Wasser an sich nicht mehr als ein Molekül, dessen chemische Formel die wohl bekannteste schlechthin ist: zweimal Wasserstoff, einmal Sauerstoff, H2O. Wie man dessen Struktur pantomimisch darstellt, hat Nature- Redakteur Philip Ball in seiner Biographie des Wassers beschrieben: „Zuerst stellen Sie sich aufrecht hin und spreizen die Beine auseinander – wenn Sie einen Winkel von 109 Grad hinbekommen, ist das sehr gut.“ Die Hände sind nun die Wasserstoffatome, im Bauchbereich sitzt das Sauerstoffatom.

Unberechenbar wird das Wasser durch seine Möglichkeiten zum sozialen Kontakt. Über so genannte Wasserstoffbrückenbindungen lassen sich die Moleküle vernetzen. Auch das geht mit der Ballschen Anleitung. Die Füße sind nämlich die beiden freien Elektronenpaare am Sauerstoffatom, die als eine Art Haken für die Wasserstoffatome des Nachbarn dienen. Chemie als Mannschaftssport: „Hände können Knöchel greifen und sonst nichts.“ Bis zu vier molekulare Nachbarn kann also ein einzelnes Wassermolekül haben. Dummerweise ist die Art der Wasserstoffbrücke letztlich unverstanden. Und zusätzlich können sich die Moleküle auch noch verbiegen und drehen, Nachbarn können ungebunden in die Zwischenräume hüpfen, alle gemeinsam können Gruppen bilden, diese können ihre Größe ändern, fluktuieren…

Die 13 Gesichter des Eises