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Das Dipolmoment des Moleküls bedeutet, dass das Molekül polar ist (elektrisch positiv an der Seite des Wasserstoffatoms und elektrisch negativ an der Seite des Sauerstoffatoms, vgl. Abbildung). Darum kann es von bestimmten elektromagnetischen Wellen, den Mikrowellen, in stärkere Schwingungen versetzt werden, welche zur Erwärmung des Wassers führen werden.
Die Polarität reicht als Grund für das beobachtete Dipolmoment aber nicht aus: Wäre das Molekül geradlinig ausgestreckt, würde sich der Schwerpunkt der beiden elektrisch positiven Ladungen der Wasserstoffatome in der Mitte auf das Sauerstoffatom bezogen befinden, und das Molekül würde trotz der polaren Bindungen kein Dipolmoment besitzen. Das Molekül ist aber winklig, was mit den beiden einsamen Elektronenpaaren auf dem Sauerstoffmolekül erklärt werden kann.
Wassermoleküle ziehen sich demnach einander stark an, was auch auf die äußerst geringen Größe des polar gebundenen Wasserstoffatoms zurückzuführen ist: sein einziges Elektron befindet sich in der Elektronenpaarbindung mit dem Sauerstoffatom, und dieses Elektronenpaar befindet sich dichter am Sauerstoffatom (daher ist die Bindung polar). Der Wasserstoffkern ragt daher etwas hervor. Er kann sich somit dicht an ein anderes Sauerstoffatom nähern und damit eine starke Bindung eingehen, die Wasserstoffbrücke.
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