H₂O — livets formel

Hvordan vann blir til

Tekst/illustrasjoner:
Anne Schjelderup/Clipart.com
Filosofiske spørsmål:
Anne Schjelderup og Øyvind Olsholt
Sist oppdatert: 8. februar 2004

Vann er ikke bare den vanligste substans på jorden, det er også den merkeligste. Ingen annen substans kan gjøre det samme som vann, og ingen substans bryter flere fysiske lover! Nå skal vi se hvordan vann oppstår.

Når du dusjer, spruter det millioner av bittesmå vanndråper rundt deg. Hvis du kunne delt opp disse dråpene, ville du sett mindre dråper. Og om du kunne dele opp disse igjen, ville du fått enda mindre dråper. Til slutt ville du ende opp med den minstedelen som alt vann består av: vannmolekylene. Molekylene er vannets byggestener, omtrent slik Lego-klossene er byggestenene i et Lego-hus.

Molekylene er veldig, veldig små. En liten vanndråpe, så liten at du knapt kan se den med det blotte øyet, består av ufattelige tre hundre trillioner (300 000 000 000 000 000 000) vannmolekyler. Det er måten disse vannmolekylene er satt sammen på, som bestemmer hvordan vannet oppfører seg i forskjellige sammenhenger. La oss se nærmere på dette.

Hvordan dannes H₂O?

Vann blir til når de to gassene oksygen og hydrogen blander seg med hverandre i luften. Det som da skjer er at et oksygenatom slår seg sammen med to hydrogenatomer og danner et vannmolekyl. Et molekyl består altså av enda mindre deler: atomer.

Egentlig er dette ganske fantastisk: to usynlige og luktfrie gasser kommer sammen og blir til det vannet som vi alle er så avhengige av. Vannet har også helt andre egenskaper enn gassene oksygen og hydrogen. Men hvorfor slår de seg egentlig sammen?

Oksygenatom med seks elektroner i bane rundt kjernen

For å forstå dette, må vi forstå hvordan atomer er bygget opp. Den innerste delen kalles for kjernen. Kjernen er positivt ladet. Og alt som er positivt ladet tiltrekker seg ting med motsatt, altså negativ, ladning. Atomkjernene trekker derfor til seg bittesmå partikler med negativ ladning som kalles elektroner. Elektronene svever i bane rundt atomene, slik planetene svever i bane rundt solen.

Oksygenatomet har seks elektroner som går i bane rundt atomkjernen. Men rundt oksygenkjernen er det egentlig plass til åtte elektroner. Oksygenatomet er altså ikke helt komplett, det mangler to elektroner! Dette vil det prøve å få tak i.

La oss nå se på hydrogenatomet. Det har bare ett elektron i bane rundt seg. Men hydrogenatomet har egentlig plass til to elektroner, altså savner det ett elektron. Når så hydrogenatomet støter på oksygenatomet, avgir det sitt ene elektron til oksygenatomet. Hydrogenatomkjernen følger med på lasset, og de to atomene blir hengende sammen. De deler altså dette ene elektronet.

Slik blir vannmolekylet seende ut når oksygenatomet får knyttet til seg to hydrogenatomer

Rundt oksygenatomet svever det nå syv elektroner. Men som dere kanskje husker var det plass til åtte elektroner rundt oksygenatomet. Det mangler altså fremdeles ett elektron. Dette problemet løses ved at oksygenatomet slår seg sammen med enda et hydrogenatom. Derved får det åtte elektroner i bane rundt seg og er komplett.

Til sammen danner oksygenatomet og hydrogenatomene et vannmolekyl. Og, heldigvis for oss som er så avhengige av vann, er vannmolekylet meget sterkt, dvs. det er vanskelig å bryte opp igjen denne forbindelsen når den først er oppstått. Dette er fordi de to atomene passer så godt sammen. Det er som om de «ønsker» å være sammen!

Dermed forstår vi også hvorfor H₂O er den kjemiske formelen for vann. H står for hydrogen. O står for oksygen. Og siden det er to hydrogenatomer og ett oksygenatom i et vannmolekyl, blir H₂O den kjemiske formelen for vann.

Hvorfor tiltrekkes vannmolekyler av hverandre?

Som vi ser på tegningene er oksygenatomet mye større enn hydrogenatomene. Kjernen til oksygenatomet har derfor mye sterkere tiltrekningskraft på elektronene enn hydrogenatomenes kjerner. Derfor deler de to hydrogenatomene på hver sine to elektroner. De befinner seg rett ved siden av hverandre for å kunne gjøre dette, og derfor får vannmolekylet nesten trekantet form.

På siden hvor de to hydrogenatomene befinner seg har vannmolekylet positiv elektrisk ladning, for der er det bare 2 negative elektroner rundt de positive atomkjernene. På den andre siden har vannmolekylet negativ elektrisk ladning, for der er det 6 elektroner med negativ elektrisk ladning. Vi sier at vannmolekylet er dipol, dvs. det har to like store elektriske ladninger, en positiv og en negativ, plassert i liten bestemt avstand fra hverandre.

Hydrogensiden av et vannmolekyl tiltrekker seg nå oksygensiden av et annet vannmolekyl, og slik danner vannmolekylene en sterk lenke, det er som om de nekter å gå slipp på hverandre:

Ideer til filosofiske samtaler

---

1. Elektroner er så små at vi ikke kan se dem selv med de mest avanserte mikroskop. Det er derfor ingen som noen gang har sett et elektron. Elektroner er altså egentlig helt teoretiske eller abstrakte størrelser: vi antar at de finnes fordi ved å anta dette, kan vi bedre forstå hvordan andre ting virker, f.eks. atomet.
   
   Er det merkelig at vi bygger vårt bilde av virkeligheten på usynlige ting? Kan en ting være en ting hvis den er usynlig? Er et elektron en «ting»? Hva er en ting? Finnes det noe som ikke er en ting?
2. Vann blir til når de to gassene hydrogen og oksygen møtes. Men disse gassene har selv ingen av vannets egenskaper. F.eks. en vann en betingelse for alt liv. Hvordan kan noe helt nytt oppstå når to forskjellige «ting» møtes? Er det noe helt nytt som oppstår når disse «tingene» møtes:
   
   – et menneske og et dyr
   – en elev og en lærer
   – en tanke og en følelse
   – to blikk
   – et barn fra Norge og et barn fra Afrika
   – en varm hånd og en kald hånd
   
   Hvor blir det av oksygengassen og hydrogengassen etterat de har «gått sammen» om å skape vannet? Hvor kommer egentlig vannet fra?
3. Positiv og negativ elektrisk ladning er helt motsatt av hverandre, derfor tiltrekkes de av hverandre. Tiltrekkes mennesker av andre mennesker som er annerledes enn dem selv, eller tiltrekkes vi av mennesker som er lik oss? Hva med jenter og gutter, er de motsetninger?
4. Såpe nøytraliserer vannmolekylenes elektriske ladning. Dermed brytes vannets overflatespenning og en viktig egenskap ved vannet forsvinner. Er såpevann da fremdeles vann eller er det blitt til noe helt annet? Hvor mange av vannets egenskaper kan vi ta bort før det slutter å være vann?
5. Det er som om hydrogenatomet og oksygenatomet «ønsker» å være sammen, sto det. Men kan et atom ha ønske om noen ting som helst? Kan et atom ha vilje akkurat som et menneske? Kan en sten eller en jordklump ha sin egen vilje? Eller er det bare mennesker som har ønsker? Hva med dyrene? Er det andre måter å forklare tiltrekningen mellom oksygen og hydrogen på enn å vise til et «ønske»?