De watermolecuul

watermolecuul

De bijzondere structuur verklaar de eigenschappen van water

De structuur van het watermolecuul

Om het fenomeen “water” te begrijpen, moeten we ons begeven in de wereld van de atomen, de kleinste deeltjes (het Griekse atomos betekent ondeelbaar). Deze atomen kunt u zich voorstellen als ons zonnestelsel: om de kern (die uit protonen en neutronen bestaat) cirkelen elektronen in verschillende banen of schillen. Net als bij planeten variëren de banen waarin de elektronen zich bewegen in hun afstand tot de kern.

De binnenste schil bevat maximaal twee elektronen, de tweede en de derde hebben er maximaal acht. Elk atoom streeft ernaar zijn buitenste schil te vullen met het maximale aantal elektronen. Alleen de elektronen van de buitenste schil, de valentie-elektronen, zijn belangrijk voor de chemische reactie. Een watermolecuul met de chemische formule H₂O bevat twee atomen waterstof en één atoom zuurstof. Het waterstofatoom heeft één proton in de kern en één elektron in de schil. Waterstof ioniseert snel door het verlies van zijn enige elektron en wordt zo een alleenstaand H , een geïsoleerd proton, want het waterstofatoom heeft geen neutronen.

Het zuurstofatoom bevat in de kern acht protonen en acht neutronen, alsmede acht elektronen, waarvan twee zich in de binnenste schil bevinden en dus niet beschikbaar zijn voor de chemische reactie. Zuurstof heeft zes valentie-elektronen. Wanneer het zuurstofatoom zich nu met twee waterstofatomen verbindt, dan kan het daarmee de twee elektronen delen. Het zo gevormde watermolecuul heeft nu een totaal van acht valentie-elektronen in de buitenste schil: het zuurstofatoom heeft zijn “doel” bereikt, maar moet de elektronen met de beide waterstofatomen delen.

Vanwege de bijzondere positie van de elektronenparen ontstaat een asymmetrisch molecuul, waarbij de bindende elektronenparen met het waterstof een hoek van 104,5° (in plaats van 109,5° rekenkundig) maken.