Deep Dive

Was ist hexagonales Wasser?

Wo Wasser sechseckig ist, was davon gemessen ist und wie sich hexagonal, Eis Ih, EZ, kohärent, strukturiert und belebt unterscheiden.

Kurz gesagt

Hexagonales Wasser ist Wasser, dessen Moleküle sich zu Sechsecken ordnen. Im Eis ist diese Ordnung gemessen[1], und jede Schneeflocke zeigt sie: Sie wächst als sechseckiges Prisma[2]. Im flüssigen Wasser bilden sich eisähnlich geordnete Bereiche von rund einem Nanometer, die sich ständig umbauen[3]. An Oberflächen ordnet sich Wasser zu eisähnlichen Schichten, auf Glimmer auch bei Raumtemperatur[4].

Von Dipl.-Ing. (FH) Christian Bernd Bauer · Stand 9. Oktober 2026 · 18 Quellen

HHO109,5°gestrichelt: 104,5° (normal)kräftig: 109,5° (energiereich)
Nimmt das Wassermolekül Energie auf, weitet sich sein Winkel nach dem Modell von Dr. Warnke von 104,5° auf 109,5°, gerundet den Tetraederwinkel des Eises. Dann schließen sich sechs Nachbarn zu einem Ring.

Teil 1

Hexagonales Wasser einfach erklärt

Hexagonal heißt sechseckig. Gemeint ist die Ordnung der Moleküle, nicht die Form eines Tropfens.

Warum Wasser Sechsecke bildet

Ein Wassermolekül kann über Wasserstoffbrücken an bis zu vier Nachbarn binden[5]. Im Eis stehen diese vier im Tetraederwinkel um das Molekül[1]. Sechs Moleküle schließen sich so zu einem Ring, und die Ringe stapeln sich zu einem Gitter aus Waben.

Deshalb heißt das gewöhnliche Eis Eis Ih. Das h steht für hexagonal.

Die Schneeflocke zeigt das Sechseck

Jede Schneeflocke wächst aus einem sechseckigen Prisma aus Eis[2]. Ihre sechs Arme sind die sichtbare Spur des Gitters im Inneren. Temperatur und Feuchte formen die Arme, die Sechszahl bleibt.

Und im flüssigen Wasser?

Im flüssigen Wasser lösen sich die Brücken ständig und bilden sich neu, in Billionstel Sekunden[6]. Ordnung gibt es trotzdem. Röntgenmessungen zeigen eisähnlich geordnete Bereiche von rund einem Nanometer, die sich mit ungeordneten abwechseln[3].

ungeordneteisähnlichBrücken wechseln in Pikosekundenein sechseckiges Netz
Links lösen sich die Brücken ständig und bilden sich neu. Rechts halten sie ein sechseckiges Netz wie im Eis. Im flüssigen Wasser wechseln beide Zustände auf engem Raum.

Teil 2

Hexagonales Wasser: was gemessen ist, was ein Modell beschreibt

Wasser ordnet sich an drei Orten sechseckig oder eisähnlich, und jeder hat seine Messung. Für die Ordnung an Oberflächen beschreibt ein Modell die Wabenschicht.

Eis Ih: das Sechseck im Kristall

Messung

Neutronenbeugung zeigt die Lage jedes Atoms im Eis Ih. Jedes Molekül sitzt tetraedrisch zwischen vier Nachbarn, im Gitter aus sechseckigen Ringen[1]. Das erste Strukturmodell von Eis und flüssigem Wasser stammt von Bernal und Fowler aus dem Jahr 1933[7].

Flüssiges Wasser: eisähnliche Inseln

Messung

Kleinwinkel-Röntgenstreuung misst im Wasser Dichteschwankungen auf einer Länge von rund einem Nanometer[3]. Röntgenspektren ordnen sie zwei Arten lokaler Struktur zu: tetraedrisch geordnet wie im Eis und verzerrt[3].

Je kälter das Wasser, desto stärker die Schwankung. Den Unterschied der beiden Strukturen finden die Messungen von Raumtemperatur bis nahe an den Siedepunkt[3]. Die meisten Moleküle tragen dabei zwei starke Brücken, nicht vier wie im Eis[8].

An Oberflächen: geordnete Schichten

Messung

Auf Glimmer bildet Wasser bei Raumtemperatur eine eisähnlich geordnete Lage, sobald die Oberfläche voll bedeckt ist[4].

An wasserliebenden Oberflächen wächst eine geordnete Zone von typischerweise mehreren hundert Mikrometern, das EZ-Wasser[9]. Sie ist negativ geladen[10] und absorbiert UV-Licht bei rund 270 Nanometern[11]. Mehrere Labore haben die Zone gemessen[12].

−−−−+++wasserliebende OberflächeAusschlusszone (EZ)Teilchen werden verdrängtBreite: 100 bis einige 100 µm
An einer wasserliebenden Oberfläche wächst die Zone und schiebt gelöste Teilchen hinaus. Sie ist negativ geladen, das Wasser davor positiv.

Die Wabenschicht: das Modell von Pollack

Modell

Prof. Dr. Gerald H. Pollack beschreibt EZ-Wasser als Stapel sechseckiger Wabenschichten[13]. Er nennt diesen Zustand die vierte Phase des Wassers, zwischen Eis und flüssigem Wasser. Beim Schmelzen von Eis erscheint die UV-Signatur der Zone für kurze Zeit[14].

Nach dem Modell von Dr. Ulrich Warnke weitet sich der Winkel des Moleküls von 104,5° auf 109,5°, wenn es Energie aufnimmt. Dann entstehen hexagonale Strukturen[15]. 109,5° ist gerundet der Tetraederwinkel des Eises.

Gemessen sind das Sechseck im Eis, die eisähnlichen Inseln im flüssigen Wasser und die geordnete Zone an Oberflächen. Die Wabenschicht im Inneren der Zone beschreibt das Modell.

Hexagonal, Eis Ih, EZ, kohärent, strukturiert, belebt: der Unterschied

Hexagonal beschreibt die Form, kohärent das Verhalten, EZ den Ort. Eis Ih ist der Kristall. Strukturiert und belebt sind Sammel- und Handelsbegriffe.

Sieben Begriffe, je mit Bedeutung und Aussageklasse.
BegriffWas gemeint istMessung oder Modell
Hexagonales WasserWasser mit sechseckiger Ordnung der Moleküle.Messung: im Eis vollständig[1]; im flüssigen Wasser eisähnliche Bereiche um einen Nanometer, die sich ständig umbauen[3].
Eis IhDas gewöhnliche Eis: ein Gitter aus sechseckigen Ringen.Messung: Neutronenbeugung[1]; Schneekristalle wachsen als sechseckige Prismen[2].
EZ-WasserGeordnete, negativ geladene Zone an wasserliebenden Oberflächen, die gelöste Teilchen ausschließt.Messung: Breite, Ladung und UV-Bande in mehreren Laboren[9][12]. Modell: Wabenschichten[13].
Vierte PhasePollacks Name für EZ-Wasser, als Zustand zwischen Eis und flüssigem Wasser.Modell[13].
Kohärentes WasserWasser, dessen Moleküle im Gleichtakt schwingen, in kohärenten Domänen.Modell der Quantenelektrodynamik[16]. Ausführlich: Was ist kohärentes Wasser?
Strukturiertes WasserSammelbegriff für Wasser mit mehr Ordnung als gewöhnlich, ohne feste Definition.Gemessen wird je nach Bedeutung das Eis, die eisähnlichen Bereiche oder die Ausschlusszone.
Belebtes WasserHandelsbegriff für Wasser, das mit Geräten aufbereitet wird.Der Begriff nennt ein Verfahren, keine Struktur.

Häufige Fragen zu hexagonalem Wasser

Quellen

  1. Kuhs WF, Lehmann MS (1981): Bond-lengths, bond angles and transition barrier in ice Ih by neutron scattering. Nature 294, 432–434. doi.org/10.1038/294432a0Im Eis Ih ist die Anordnung tetraedrisch (Neutronenbeugung bei 60 K).
  2. Libbrecht KG (2005): The physics of snow crystals. Rep. Prog. Phys. 68, 855–895. doi.org/10.1088/0034-4885/68/4/R03Schneekristalle wachsen als sechseckige Eisprismen.
  3. Huang C, Wikfeldt KT, Tokushima T u. a. (2009): The inhomogeneous structure of water at ambient conditions. PNAS 106, 15214–15218. doi.org/10.1073/pnas.0904743106Röntgenstreuung: Dichteschwankungen auf rund 1 nm, tetraedrisch geordnete und verzerrte Bereiche wechseln sich ab.
  4. Miranda PB, Xu L, Shen YR, Salmeron M (1998): Icelike Water Monolayer Adsorbed on Mica at Room Temperature. Phys. Rev. Lett. 81, 5876–5879. doi.org/10.1103/PhysRevLett.81.5876Bei Raumtemperatur bildet Wasser auf Glimmer eine eisähnlich geordnete Lage.
  5. Nilsson A, Pettersson LGM (2015): The structural origin of anomalous properties of liquid water. Nat. Commun. 6, 8998. doi.org/10.1038/ncomms9998Bis zu vier Brücken je Molekül; die Struktur schwankt zwischen zwei Klassen lokaler Anordnung.
  6. Fecko CJ, Eaves JD, Loparo JJ, Tokmakoff A, Geissler PL (2003): Ultrafast Hydrogen-Bond Dynamics in the Infrared Spectroscopy of Water. Science 301, 1698–1702. doi.org/10.1126/science.1087251Brückenschwingung 170 fs, Umordnung des Netzes in 1,2 ps.
  7. Bernal JD, Fowler RH (1933): A Theory of Water and Ionic Solution, with Particular Reference to Hydrogen and Hydroxyl Ions. J. Chem. Phys. 1, 515–548. doi.org/10.1063/1.1749327Erstes Strukturmodell des flüssigen Wassers und des Eises.
  8. Wernet P, Nordlund D, Bergmann U u. a. (2004): The structure of the first coordination shell in liquid water. Science 304, 995–999. doi.org/10.1126/science.1096205Die meisten Moleküle tragen im flüssigen Wasser zwei starke Brücken.
  9. Zheng J-M, Chin W-C, Khijniak E, Khijniak E Jr, Pollack GH (2006): Surfaces and interfacial water: Evidence that hydrophilic surfaces have long-range impact. Adv. Colloid Interface Sci. 127, 19–27. doi.org/10.1016/j.cis.2006.07.002Zone typischerweise mehrere hundert µm breit, an vielen hydrophilen Oberflächen.
  10. Das R, Pollack GH (2013): Charge-Based Forces at the Nafion–Water Interface. Langmuir 29, 2651–2658. doi.org/10.1021/la304418pDie Zone ist gegenüber dem übrigen Wasser negativ, rund −100 mV.
  11. Chai B-H, Zheng J-M, Zhao Q, Pollack GH (2008): Spectroscopic Studies of Solutes in Aqueous Solution. J. Phys. Chem. A 112, 2242–2247. doi.org/10.1021/jp710105nAbsorptionsbande des EZ-Wassers bei rund 270 nm.
  12. Elton DC, Spencer PD, Riches JD, Williams ED (2020): Exclusion Zone Phenomena in Water—A Critical Review of Experimental Findings and Theories. Int. J. Mol. Sci. 21, 5041. doi.org/10.3390/ijms21145041Übersicht über die Messungen mehrerer Labore.
  13. Pollack GH (2013): The Fourth Phase of Water: Beyond Solid, Liquid, and Vapor. Ebner & Sons, Seattle. ISBN 978-0-9626895-4-3. Kap. 3: 270 nm, Viskosität; Kap. 4: −120 bis −200 mV, Wabenschicht H₃O₂⁻.
  14. So E, Stahlberg R, Pollack GH (2011): Exclusion zone as intermediate between ice and water. WIT Trans. Ecol. Environ. (Water and Society), 3–11. doi.org/10.2495/WS110011Beim Schmelzen von Eis erscheint die 270-nm-Bande vorübergehend.
  15. Warnke U, Warnke F (2019): Bionisches Wasser. Arkana, München. ISBN 978-3-442-34247-1. S. 57: 12,06 eV; S. 81: Aufweitung von 104,5° auf 109° 28′.
  16. Del Giudice E, Preparata G, Vitiello G (1988): Water as a Free Electric Dipole Laser. Phys. Rev. Lett. 61, 1085–1088. doi.org/10.1103/PhysRevLett.61.1085Grundlegendes Modell: Wasser-Dipole und Strahlungsfeld bilden kollektive Moden.
  17. Del Giudice E, Tedeschi A, Vitiello G, Voeikov V (2013): Coherent structures in liquid water close to hydrophilic surfaces. J. Phys.: Conf. Ser. 442, 012028. doi.org/10.1088/1742-6596/442/1/012028An Oberflächen ist der kohärente Anteil größer und stabil; Verbindung zu Pollacks EZ.
  18. Huszár IN, Mártonfalvi Z, Laki AJ, Iván K, Kellermayer M (2014): Exclusion-Zone Dynamics Explored with Microfluidics and Optical Tweezers. Entropy 16, 4322–4337. doi.org/10.3390/e16084322Unabhängige Bestätigung an Nafion: über 100 µm binnen Minuten.

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Stand: 9. Oktober 2026. Jede Aussage trägt ihre Quelle. Neue Veröffentlichungen nehmen wir auf, sobald sie erscheinen.