Acqua - Proprietà fisiche

Proprietà fisiche dell’acqua

Quando le molecole d’acqua allo stato solido o liquido interagiscono tra loro formano legami a idrogeno che si instaurano tra le due cariche δ⁻ dell’ossigeno e δ⁺ dell’idrogeno andando a creare fino a un massimo di quattro legami con altre quattro molecole. Quindi, il legame a idrogeno è un legame elettrostatico tra due cariche parziali opposte, più debole di un covalente e di durata di 10 picosecondi(1∙10⁻¹¹), che tende a riformarsi con altre molecole subito dopo.
La forza di attrazione tra molecole della stessa sostanza viene detta coesione e un chiaro esempio ne è la tensione superficiale tra aria e acqua che forma come una pellicola elastica dove insetti e ragni pattinano ad esempio.

Il movimento dell’acqua attraverso spazi piccolissimi è detto capillarità, proprietà frutti dell’adesione e della coesione.
L’imbibizione è, invece, il movimento attraverso cui l’acqua a contatto con sostanze porose le fa salire di volume.
Il calore specifico è la quantità di calore necessaria ad alzare o abbassare la temperatura di 1g d’acqua. Il calore specifico dell’acqua è maggiore di quasi tutte le altre sostanze e poiché l’acqua costituisce una gran parte degli esseri viventi, questo fattore fa sì che la temperatura corporea dei viventi sia costante. L’acqua assorbe molto calore ma non aumenta la sua temperatura.
Per far sì che si verifichi il processo di evaporazione è necessario fornire una grande quantità di calore detta calore latente di vaporizzazione all’acqua liquida, o per la solidificazione, togliere questo calore. Il calore latente di vaporizzazione dell’acqua è pari a 540 cal/g ed è elevato a causa dei legami a idrogeno. Durante il passaggio la temperatura rimane costante perché il calore latente indebolisce la coesione tra particelle. Quando l’acqua è completamente allo stato di vapore la temperatura si innalza di nuovo. Per questo anche il calore latente di fusione è alto(80 cal/g).
Per molte sostanze la densità aumenta al diminuire della temperatura, poiché allo stato solido le molecole occupano posizioni fisse lasciando ampi spazi vuoti, mentre allo stato liquido tendono a creare continuamente legami a idrogeno, per cui sono in movimento costante. Anche la densità dell’acqua aumenta fino a 4ᵒ e allo stato solido occupa volume maggiore e di conseguenza ha minore densità.
L’acqua passa ciclicamente da uno stato all’altro generando il ciclo idrogeologico, che coinvolge atmosfera, litosfera, idrosfera e gli stessi viventi. Essa evapora grazie al calore del sole e all’effetto serra, venendo così trasportata dalle correnti verso l’alto. Qui condensandosi forma le nuvole, che a seguito di cambiamenti di pressione o temperatura si trasformano in pioggia o neve e ritorna di conseguenza negli oceani. L’acqua che cade sul suolo viene in gran parte assorbita generando la cosiddetta falda freatica, mentre quella che sui monti si accumula nei fiumi per poi tornare al mare. In questo modo è sempre disponibile.