Dichteanomalie von Wasser

Wasser hat die größte Dichte bei 4°C. Wie kann man erklären, dass beim Schmelzen von Eis die Dichte von Wasser zunächst bis 4°C zunimmt, bei höheren Temperaturen dann aber wieder geringer wird? Die Sachverhalte werden auf dieser Seite ausgehend vom Molekülbau des Wassers verdeutlicht.

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Wenn man in die Java-Applets mit gedrückter linker Maustaste klickt, lassen sich die Modelle in beliebiger Richtung drehen.
Shift-Taste und gleichzeitig gedrückte linke Maustaste vor/ zurück ermöglicht eine Vergrößerung oder Verkleinerung der Moleküle.
Die Schaltflächen sind selbsterklärend.

Wassermolekül im Kugel-Stab-Modell	Ladungsverteilung im Wassermolekül (Kalotten-Modell)

entsprechend der Anziehungs- und Abstoßungskräfte orientieren sich die Wassermoleküle im Raum, hier gezeigt an fünf Wassermolekülen	Kalotten

Anordnung von Wassermolekülen in Eis	Beim Schmelzen von Eis geht durch zunehmende Wärmebewegung der Wassermoleküle die Ordnung teilweise verloren. Die Dichte erreicht so bei 4°C ihr Maximum (siehe Applet).
	Ab 4°C nimmt das Volumen von Wasser durch die immer stärker werdende Teilchenbewegung wieder zu.