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Warum ist Wasser flüssig und Schwefelwasserstoff gasförmig?

Vergleicht man die chemische Struktur vom gasförmigen Schwefelwasserstoff mit der des Wassers, so stellt sich schnell die Frage, warum diese Verbindung nicht auch flüssig ist. Denn optisch sind diese Verbindungen sich sehr ähnlich. Doch es gibt einen entscheidenden Unterschied zwischen diesen Stoffen.

Wasser ist bei Raumtemperatur flüssig.
Wasser ist bei Raumtemperatur flüssig.

Warum ist Wasser flüssig?

  • Wenn man sich ein Wassermolekül einmal anschaut, besteht es ausschließlich aus zwei Wasserstoffatomen, die unter einem Bindungswinkel von 104° mit einem Sauerstoffatom verbunden sind. Es ist also recht klein und weist keine große Masse auf. Ein Molekül für sich alleine betrachtet müsste also gasförmig sein.
  • Da Wasserstoff und Sauerstoff jedoch eine hohe Elektronegativitätsdifferenz besitzen, bildet sich im Molekül ein Dipol aus. Das Sauerstoffatom zieht die Elektronen aus den Bindungen zu den Wasserstoffatomen also an sich, sodass diese eine partielle positive Ladung besitzen. Das Sauerstoffatom ist formal eher negativ geladen.
  • Der Dipol sorgt für zusätzliche Bindungen zwischen den Wasserstoffatomen eines Moleküls und dem Sauerstoffatom eines anderen Moleküls. Die positiven Wasserstoffatome ziehen die negativen freien Elektronenpaare des Sauerstoffatoms an, sodass vorübergehende Bindungen entstehen. Diese werden als Wasserstoffbrückenbindungen bezeichnet.
  • Durch die Wasserstoffbrückenbindungen liegen die einzelnen Wassermoleküle deutlich näher beieinander. Dies ist der Grund, warum Wasser bei Raumtemperatur flüssig und nicht gasförmig ist.

Unterschied zum gasförmigen Schwefelwasserstoff

  • Schwefel besitzt eine geringere Elektronegativität als Sauerstoff. Dies bedeutet, dass Schwefel weniger bestrebt ist, Elektronen an sich zu binden.
  • Schwefelwasserstoff sieht von der Struktur her den Wassermolekülen sehr ähnlich. Lediglich Sauerstoff ist durch Schwefel ersetzt. Dies ist allerdings der Grund dafür, dass die Elektronegativitätsdifferenz geringer ist.
  • Durch die geringere Elektronegativitätsdifferenz ist das Schwefelatom nicht so negativ und die Wasserstoffatome formal nicht ganz so positiv geladen. Dadurch ziehen die Wasserstoffatome die Elektronen aus den freien Elektronenpaaren nicht so stark an und es bilden sich keine Wasserstoffbrückenbindungen aus.
  • Dadurch bleiben die einzelnen leichten kleinen Atome eher isoliert und die Verbindung Schwefelwasserstoff ist nicht flüssig sondern gasförmig.
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