Raphael Hegglin
Raphael Hegglin
ist Co-Redaktionsleiter des Haus Magazin und schreibt für Fachzeitschriften und Tageszeitungen über die Themen Gebäudetechnik, Energieeffizienz, Wissenschaft und Natur.
Etwa 0.015 Prozent unseres Wassers ist schweres Wasser.

Wasser kann auch schwer sein

Etwa 0,015 Prozent unseres Wassers ist schwerer als das normale. Es ist begehrt und teuer.

Nein: Weder wenn man Leitungswasser trinkt noch wenn man darin badet, spürt man etwas von schwerem Wasser. Dabei ist es natürlicherweise in allem Wasser auf der Erde enthalten – wenn auch in ausserordentlich geringer Konzentration: Etwa 0.015 Prozent unseres Wassers ist so genanntes «schweres Wasser».

Unterschiedliche Atomkerne

Doch was ist schweres Wasser genau? Wasser besteht immer aus zwei Atomen Wasserstoff und einem Atom Sauerstoff: Die meisten Wasserstoffatome haben einen Atomkern, bestehend aus einem Proton. Nicht so bei Schwerem Wasser: Bei ihm bestehen die Atomkerne der Wasserstoffatome zusätzlich aus einem Neutron. Schweres Wasser wiegt daher rund 10 Prozent mehr als normales Wasser.

Nicht nur das: Schweres Wasser gefriert erst bei 3.82° Celsius und siedet erst bei 101,4° Celsius. Und: Es gibt auch halbschweres und überschweres Wasser. Auch ihre Gewichte werden durch den Atomkern der Wasserstoffatome bestimmt. So ist überschweres Wasser sogar rund 25 Prozent schwerer als normales Wasser.

Wasser kann auch schwer sein
© Foto von Ondrej Zeleznik auf shutterstock

In der Industrie begehrt

Schweres Wasser lässt sich durch aufwändige Verfahren wie Elektrolyse gewinnen: Bei dieser zersetzt sich zuerst das normale Wasser, das schwere Wasser bleibt zurück. Schweres Wasser ist zwar sehr teuer, es wird aber in Kernkraftwerken mit Schwerwasserreaktoren benötigt. Denn in schwerem Wasser läuft die «Verbrennung» der Uranstäbe wesentlich effektiver ab als in normalem Wasser.

Und ebenso spannend: Niedere Organismen wie Bakterien können auch in reinem schweren Wasser überleben. Sie produzieren dann Naturstoffe, die ausschliesslich solches Wasser gebunden haben. Diese Stoffe sind begehrt in der chemischen Industrie, aus ihnen lassen sich Verbindungen – zum Beispiel auch Medikamente – mit speziellen Eigenschaften herstellen.

INFO

Der Kampf um schweres Wasser

Um schweres Wasser wurde gekämpft: In den 1940er-Jahren war ein Chemie- und Wasserwerk im norwegischen Rjukan der einzige Ort in Europa, wo sich schweres Wasser gewinnen liess. Die deutschen Besatzer versuchten, es dort in grossen Mengen herzustellen, denn nur mit schwerem Wasser liess sich waffenfähiges Plutonium herstellen. Es ist mutigen norwegischen Widerstandskämpfern zu verdanken, dass dies nie gelang: Sie konnten Teile der Fabrik sprengen, wodurch sie zeitweise ausser Betrieb gesetzt war und die Deutschen wertvolle Zeit beim Bau einer Atombombe verloren. Später folgende Bombenangriffe durch die Alliierten zerstörten die Fabrik dann endgültig.

Wasser kann auch schwer sein

Etwa 0,015 Prozent unseres Wassers ist schwerer als das normale. Es ist begehrt und teuer.
Etwa 0.015 Prozent unseres Wassers ist schweres Wasser.

Nein: Weder wenn man Leitungswasser trinkt noch wenn man darin badet, spürt man etwas von schwerem Wasser. Dabei ist es natürlicherweise in allem Wasser auf der Erde enthalten – wenn auch in ausserordentlich geringer Konzentration: Etwa 0.015 Prozent unseres Wassers ist so genanntes «schweres Wasser».

Unterschiedliche Atomkerne

Doch was ist schweres Wasser genau? Wasser besteht immer aus zwei Atomen Wasserstoff und einem Atom Sauerstoff: Die meisten Wasserstoffatome haben einen Atomkern, bestehend aus einem Proton. Nicht so bei Schwerem Wasser: Bei ihm bestehen die Atomkerne der Wasserstoffatome zusätzlich aus einem Neutron. Schweres Wasser wiegt daher rund 10 Prozent mehr als normales Wasser.

Nicht nur das: Schweres Wasser gefriert erst bei 3.82° Celsius und siedet erst bei 101,4° Celsius. Und: Es gibt auch halbschweres und überschweres Wasser. Auch ihre Gewichte werden durch den Atomkern der Wasserstoffatome bestimmt. So ist überschweres Wasser sogar rund 25 Prozent schwerer als normales Wasser.

Wasser kann auch schwer sein
© Foto von Ondrej Zeleznik auf shutterstock

In der Industrie begehrt

Schweres Wasser lässt sich durch aufwändige Verfahren wie Elektrolyse gewinnen: Bei dieser zersetzt sich zuerst das normale Wasser, das schwere Wasser bleibt zurück. Schweres Wasser ist zwar sehr teuer, es wird aber in Kernkraftwerken mit Schwerwasserreaktoren benötigt. Denn in schwerem Wasser läuft die «Verbrennung» der Uranstäbe wesentlich effektiver ab als in normalem Wasser.

Und ebenso spannend: Niedere Organismen wie Bakterien können auch in reinem schweren Wasser überleben. Sie produzieren dann Naturstoffe, die ausschliesslich solches Wasser gebunden haben. Diese Stoffe sind begehrt in der chemischen Industrie, aus ihnen lassen sich Verbindungen – zum Beispiel auch Medikamente – mit speziellen Eigenschaften herstellen.

INFO

Der Kampf um schweres Wasser

Um schweres Wasser wurde gekämpft: In den 1940er-Jahren war ein Chemie- und Wasserwerk im norwegischen Rjukan der einzige Ort in Europa, wo sich schweres Wasser gewinnen liess. Die deutschen Besatzer versuchten, es dort in grossen Mengen herzustellen, denn nur mit schwerem Wasser liess sich waffenfähiges Plutonium herstellen. Es ist mutigen norwegischen Widerstandskämpfern zu verdanken, dass dies nie gelang: Sie konnten Teile der Fabrik sprengen, wodurch sie zeitweise ausser Betrieb gesetzt war und die Deutschen wertvolle Zeit beim Bau einer Atombombe verloren. Später folgende Bombenangriffe durch die Alliierten zerstörten die Fabrik dann endgültig.
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