L'acqua: composizione, proprietà e importanza nel nostro pianeta

L'importanza dell'acqua sulla Terra

L’acqua è alla base della vita ed è presente in tutti gli esseri viventi

La Terra è il solo corpo celeste del Sistema Solare sulla cui superficie è presente acqua in tutti e tre gli stati della materia: solido, liquido e gassoso.

Dell’acqua totale presente sul nostro pianeta solo il 2% è utilizzabile siccome il restante è acqua salata.

Composizione chimica dell'acqua

Composizione dell’acqua

L’acqua è costituita da 2 atomi di idrogeno (H) e uno di ossigeno (O) da cui H2O, l’atomo di H ha un n. atomico pari a 1 e ha un protone e un elettrone, l’O ha n. atomico pari a 8 e ha 8 protoni ed 8 elettroni

Gli elettroni del livello energetico più esterno prendono il nome di elettroni di valenza, sono molto importanti perché determinano il comportamento chimico degli elementi; gli atomi formano legami chimici e questo permette una stabilità energetica e permette agli atomi di non formare ulteriori legami (regola dell’ottetto).

Una molecola è un insieme di atomi, uguali o diversi, tenuti insieme con un legame covalente che si forma quando due atomi mettono in comune i propri elettroni per raggiungere la stabilità

Nell’acqua ogni atomo di idrogeno condivide il proprio elettrone con quello di ossigeno che ne condivide due, uno con ciascun atomo

Un legame covalente si forma tra atomi dello stesso elemento con nuclei che possiedono la stessa elettronegatività (ciò porta l’equidistanza trai nuclei); Questo tipo di legame di dice covalente puro oppure apolare. Se gli elettroni non sono equamente condivisi tra i due atomi il legame viene detto covalente polare.

Proprietà fisiche dell'acqua

• Allo stato liquido e solido le molecole d’acqua interagiscono tra loro e formano legami intermolecolari: legami ad idrogeno.

• La forza di attrazione tra molecole della stessa sostanza è detta coesione, una manifestazione visibile è la tensione superficiale: la superficie tra fluido e gas si comporta come una membrana elastica; questa è minima quando l’acqua assume una forma sferica.

• L’acqua ha una elevata forza di adesione: capacità di attrarre molecole di sostanze diverse.

• Il movimento dell’acqua in spazzi piccolissimi è detto “capillarità”.

• L’imbibizione consiste, invece, nel movimento capillare delle molecole d’acqua all’interno di materiali porosi come legno e gelatina che poi aumentano di volume.

• L’acqua ha un elevato calore specifico, 1g per innalzare di 1°C, sappiamo anche che questa si riscalda/raffredda molto lentamente

• Per far passare l’acqua liquida a gas serve una grande quantità di calore: il calore latente di vaporizzazione (540 cal/g) e il passaggio è detto evaporazione, solidificazione per quanto riguarda liquido-solido, sempre uguale quantità. Il calore latente di fusione è invece di 80 cal/g, sempre il più alto

• La densità dell’acqua aumenta quando la temperatura diminuisce fino a circa 4°C, nel ghiaccio le molecole si trovano ad una certa distanza lasciando molti spazi vuoti, il volume quindi aumenta e perciò la densità diminuisce, la densità minore permette al ghiaccio di galleggiare

• Il ciclo dell’acqua permette a questa di non terminare

Soluzioni e legami ionici

Una soluzione è una miscela omogenea di molecole di due o più sostanze, la sostanza in quantità maggiori è detta solvente, la minore è il soluto. Tutto ciò che è “idrofilo” si scioglie facilmente in acqua.

I composti ionici si formano tra due atomi di cui la elettronegatività di uno è assai maggiore dell’altro, l’atomo meno negativo cede all’altro uno o più elettroni, si forma un legame ionico.

I composti ionici sono generalmente stabili è formano reticoli cristallini, ossia strutture geometriche tridimensionali dove ioni + e – sono associati secondo relazioni spaziali precise e costanti.

I legami ionici producono sostante solide stabili chiamate Sali.

Ionizzazione dell'acqua

Ioni e molecole polare possono reagire tra loro poiché hanno cariche elettriche.

La ionizzazione è un processo dove un atomo di H si stacca dall’O a cui è legato sottoforma di ione H+, questo si lega poi ad un altro O e forma lo ione idronio H3O+, mentre la molecola a cui è stato sottratto l’atomo diventa uno ione ossidrile OH-

La maggior parte dell’acqua non è ionizzata