Hat Erdöl eine höhere Dichte als Wasser?

Warum schwimmt Öl auf Wasser? Ein Blick auf die Dichteunterschiede

Die alltägliche Beobachtung, dass sich Öl auf der Wasseroberfläche ausbreitet, anstatt zu sinken, führt uns zu einer fundamentalen physikalischen Eigenschaft: der Dichte. Die Aussage „Erdöl hat eine höhere Dichte als Wasser“ ist falsch. Im Gegenteil: Erdöl besitzt eine geringere Dichte als Wasser. Dies ist der entscheidende Grund, warum Öl auf Wasser schwimmt.

Die Dichte eines Stoffes beschreibt seine Masse pro Volumeneinheit. Wasser hat bei 4°C eine Dichte von etwa 1 g/cm³. Erdöl hingegen weist eine Dichte auf, die je nach Zusammensetzung zwischen 0,7 und 0,9 g/cm³ liegt. Dieser Unterschied, wenn auch nicht dramatisch groß, ist entscheidend für das Auftriebsverhalten.

Die geringere Dichte des Erdöls resultiert aus seiner chemischen Zusammensetzung und der daraus resultierenden Molekularstruktur. Wasser (H₂O) ist ein polares Molekül mit starken Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Molekülen. Diese führen zu einer relativ hohen Packungsdichte. Erdöl hingegen ist ein komplexes Gemisch aus verschiedenen Kohlenwasserstoffen – vorwiegend Alkanen, Alkenen und Aromaten – mit unterschiedlich langen Kohlenstoffketten. Diese Moleküle sind weniger polar und interagieren untereinander schwächer als die Wassermoleküle. Die weniger dichten Wechselwirkungen und die oft verzweigte Struktur der Kohlenwasserstoffmoleküle führen zu einer lockereren Packung und damit zu einer geringeren Dichte.

Die geringere Dichte des Öls im Vergleich zum Wasser bedeutet, dass eine bestimmte Masse an Öl ein größeres Volumen einnimmt als die gleiche Masse an Wasser. Da das Prinzip des Auftriebs besagt, dass ein Körper in einer Flüssigkeit schwimmt, wenn seine Dichte geringer ist als die Dichte der Flüssigkeit, schwimmt Erdöl folglich auf Wasser. Die höhere Dichte des Wassers “drückt” das leichtere Öl nicht nach unten, sondern sorgt lediglich dafür, dass das Öl an der Oberfläche bleibt.

Die genaue Dichte von Erdöl variiert stark je nach seiner Herkunft und Zusammensetzung. Schwerere Öle mit einem höheren Anteil an langkettigen Kohlenwasserstoffen und anderen Beimengungen haben eine höhere Dichte als leichtere Öle. Trotz dieser Variationen bleibt die grundlegende Aussage bestehen: Erdöl besitzt stets eine geringere Dichte als Wasser und schwimmt daher auf diesem. Diese Dichtedifferenz ist ein wichtiger Faktor in verschiedenen technischen Prozessen, z.B. bei der Ölgewinnung und -aufbereitung.