Abnormaal water

Ik las in de krant dat er abnormaal veel regen valt de laatste weken. Zelf heb ik er niet zoveel last van. Het is herfst en dan regent het, zo raar is dat niet. Het weer is nu eenmaal variabel. Dat betekent dat normaal weer haast niet voorkomt. De regenval is altijd ofwel boven ofwel onder het gemiddelde. De kans dat het precies samenvalt met het gemiddelde is heel klein. De kans dat het afwijkt van het gemiddelde is veel groter. Dus abnormaal is eigenlijk normaal en normaal zelf komt haast niet voor.

Het grappige is dat water ook in natuurkundig opzicht abnormaal is. We hebben dat vroeger op school geleerd als de “anomalie van water”. Waarom het geen “abnormalie” heette snap ik nog steeds niet. Kon de natuurkundige die dit voor het eerst beschreef geen b en r schrijven? Ik stelde deze vraag indertijd aan mijn leraar maar die kon er geen antwoord op geven. Gelukkig heb ik wel goede cijfers gehaald voor scheikunde en natuurkunde.

Water is abnormaal omdat ijs drijft op water. Dat is maar goed ook, want anders zouden wij geen leven hebben. Als ijs zou zinken zou een sloot vanaf de bodem beginnen te bevriezen. Dan zou je nooit kunnen schaatsen, want het duurt een hele tijd voordat het ijs het oppervlak gehaald heeft. Een diep meer zou nooit dichtvriezen, want alle ijs dat aan het oppervlak gevormd wordt verdwijnt naar de bodem. Ik vermoed dat er nog talloze andere problemen zouden komen als ijs zwaarder was dan water. Vermoedelijk zou dat het onmogelijk maken om te leven op een plek waar het ’s-winters vriest. Dus de anomalie van water is eigenlijk normaal.

Hoe kan water zich zo raar gedragen? Ik had juist deze week met mijn kleinzoon een stukje natuurkunde doorgenomen. In het studieboek staat dat stoffen met een hoge dichtheid zinken in stoffen met een lage dichtheid. Alle vaste stoffen hebben een hogere dichtheid dan vloeistoffen, dus vaste stoffen zinken in een vloeistof. Een blok ijzer zinkt in water want ijzer heeft een hogere dichtheid dan water. Een blok hout drijft op water want hout heeft een lagere dichtheid dan water (er zit veel lucht in). Ik heb mijn kleinzoon niet verteld dat dit niet geldt voor water en ijs, want dan raakt hij in de war.

IJs is een vaste stof dus zou moeten zinken in water, maar dat doet het niet. Het heeft ermee te maken dat de watermoleculen zich ten opzichte van elkaar vreemd gedragen. Als je water afkoelt gaan de moleculen steeds langzamer bewegen. Bij lage temperatuur kunnen ze heel dicht bij elkaar komen. Doordat de watermoleculen geladen zijn, voelen ze zich thuis bij elkaar en nemen met heel weinig ruimte genoegen. Maar als de temperatuur beneden het vriespunt komt worden de bewegingen zo traag dat de moleculen vrijwel op hun plek blijven en op vaste afstanden van elkaar gaan zitten. Die afstanden zijn groter dan de gemiddelde afstand toen het water nog een vloeistof was. Het gevolg is dat water uitzet als het bevriest. Daarom vriezen waterleidingen kapot. En doordat het water uitzet daalt de dichtheid met als gevolg dat bevroren water blijft drijven op vloeibaar water.

Mijn redenering is de standaardverklaring volgens de studieboeken, maar feitelijk is het nog veel ingewikkelder. Er schijnt niet eens een goed natuurkundig model te zijn dat het abnormale gedrag van water kan verklaren. De Belgische wetenschapper John de Poorter heeft hier een paar heel mooie stukken over geschreven. De meeste mensen begrijpen niks van water, zegt hij, omdat alle leerboeken de zaak verkeerd voorspiegelen.

Nu vraag ik je, het molecuul dat voor ons zo belangrijk is, waarop we schaatsen, waarvan we elke dag minstens twee liter drinken, het molecuul waaruit ons eigen lichaam grotendeels is opgebouwd, dat essentieel is voor het leven, daar begrijpen we niks van. Dat is pas abnormaal. De zogenaamd abnormale regen is normaal.