Warum schwimmt die Büroklammer?

Setzt man eine Büroklammer vorsichtig auf eine Wasseroberfläche, so geht sie nicht unter. Und das, obwohl die Büroklammer aus Metall besteht, das etwa achtmal so schwer ist wie Wasser. Trotzdem bleibt sie auf der Wasseroberfläche liegen. Warum?

Eine wichtige Rolle

Wasser scheint eine unsichtbare Haut zu besitzen. Diese "Haut" kommt durch die Oberflächenspannung des Wassers zustande. In der Natur spielt sie eine wichtige Rolle. Sie sorgt beispielsweise dafür, dass es Regentropfen gibt und dass der Wasserläufer nicht einsinkt, wenn er über die Wasseroberfläche saust.

Cluster

Ein Wassermolekül besteht aus zwei positiv geladenen Wasserstoffatomen und einem negativ geladenen Sauerstoffatom. Durch die unterschiedlichen elektrischen Ladungen des Wassermoleküls ist es ein so genannter Dipol. Da sich unterschiedliche Ladungen anziehen und gleiche Ladungen abstoßen, richten sich die Wassermoleküle in Mustern an, die der Chemiker "Cluster" nennt: Immer ist ein positives Wasserstoffende des einen Moleküls mit einem Sauerstoffatom eines anderen verbunden.

Möglichst klein

Die anziehenden und abstoßenden Kräfte zwischen den Wassermolekülen gleichen sich innerhalb der Flüssigkeit aus. Die Wassermoleküle an der Wasseroberfläche haben jedoch zur Luftseite hin keine weiteren angrenzenden Moleküle ihrer Art. Daher wirken an der Wasseroberfläche die Kräfte nur nach innen. Dahinter steht der physikalische Grundsatz, dass die Oberfläche einer Flüssigkeit möglichst klein sein will. Deshalb gibt es auch Regentropfen, da die Kugelform die kleinste Oberfläche bildet.

Geschirrspülmittel

Die Wassermoleküle an der Oberfläche halten fest zusammen, um der Kugelform möglichst nahe zu kommen. Erst wenn die Büroklammer in das Wasser "fällt", hat sie genug Energie, die äußere "Molekülkette" des Wassers zu durchdringen. Die Festigkeit der "Wasserhaut" wird aufgehoben, wenn man zum Beispiel Geschirrspülmittel ins Wasser gibt.