Die dynamischen Wechselwirkungen von Wassermolekülen. Einzelne H2O-Moleküle sind V-förmig und bestehen aus zwei Wasserstoffatomen (weiß dargestellt), die an den Seiten eines einzelnen Sauerstoffatoms (rot dargestellt) hängen. Benachbarte H2O-Moleküle interagieren vorübergehend über Wasserstoffbrückenbindungen (dargestellt als blaue und weiße Ovale).
Starke Bindungen, so genannte kovalente Bindungen, halten die Wasserstoff- (weiß) und Sauerstoffatome (rot) der einzelnen H2O-Moleküle zusammen. Kovalente Bindungen entstehen, wenn zwei Atome – in diesem Fall Sauerstoff und Wasserstoff – Elektronen miteinander teilen. Da Sauerstoff und Wasserstoff die geteilten Elektronen ungleich anziehen, nimmt jedes Ende des V-förmigen H2O-Moleküls eine leicht unterschiedliche Ladung an. Der Bereich um den Sauerstoff ist etwas negativ im Vergleich zum gegenüberliegenden, wasserstoffhaltigen Ende des Moleküls, das leicht positiv ist.
Gegensätze ziehen sich an, so dass dieser ungleiche Ladungsunterschied die Bildung von Bindungen zwischen den Wasserstoff- und Sauerstoffatomen benachbarter H2O-Moleküle ermöglicht. Jedes H2O kann sich über diese so genannten Wasserstoffbrückenbindungen mit maximal vier Nachbarn verbinden. Obwohl sie kurzlebig und viel schwächer als die kovalente Variante sind, tragen Wasserstoffbrückenbindungen wesentlich zur Wasserchemie bei, da sie in H2O extrem häufig vorkommen.
Credit: Nicolle Rager Fuller, National Science Foundation