L'acqua: molecola vitale e le sue straordinarie proprietà fisiche

Importanza dell'acqua per la vita

L’acqua è una molecola indispensabile per qualsiasi forma di vita, dalla più semplice alla più complessa. Alle temperature più comuni sulla Terra, comprese tra il punto di congelamento (0°C) e il punto di ebollizione (100°C), l’acqua può mantenersi allo stato liquido, il più adatto allo svolgimento dei processi biologici.
L’acqua è una molecola formata da due atomi di idrogeno e uno di ossigeno; la differenza di elettronegatività tra i due elementi determina il formarsi di una carica parziale negativa sull’atomo di ossigeno e cariche parziali positive sugli atomi di idrogeno. Questo fa dell’acqua un composto polare e lo rende un ottimo solvente capace di sciogliere e trasportare sostanze organiche e sali minerali all’interno dei viventi.

Tra l’idrogeno parzialmente positivo di una molecola e l’ossigeno parzialmente negativo di un’altra si stabilisce una forza di attrazione elettrostatica chiamata legame idrogeno. Il legame idrogeno di per sé è debole, ma l’insieme di tutti i legami idrogeno che si instaurano tra le molecole di acqua produce un effetto importante da cui dipendono alcune proprietà dell’acqua come il calore specifico, la coesione e la tensione superficiale.

Proprietà termiche dell'acqua

L’elevato calore specifico e di evaporazione rendono l’acqua un ottimo regolatore termico: le molecole di acqua tendono ad assorbire e cedere lentamente grandi quantità di calore, contribuendo a mantenere la temperatura intorno a valori costanti sia nell’ambiente sia negli organismi. Quando sudiamo, per esempio, il nostro corpo apparentemente si surriscalda, ma l’evaporazione del sudore sottrae calore alla superficie corporea, provocandone così il raffreddamento.

Forze di coesione e adesione

Tra le numerose proprietà dell’acqua bisogna ricordare la forza di coesione, ovvero la tendenza delle molecole a rimanere unite tra loro, e la forza di adesione, per cui l’acqua tende a interagire con la maggior parte delle sostanze polari. Dalla combinazione di queste forze derivano altre due importanti proprietà dell’acqua: l’imbibizione e la capillarità. Per imbibizione l’acqua riesce a penetrare all’interno di corpi solidi, come il legno, aumentandone il volume; per capillarità essa è in grado di risalire attraverso tubicini con calibro molto sottile, come i vasi conduttori della linfa nelle piante.

Tensione superficiale dell'acqua

L’elevata forza di coesione dell’acqua determina anche un’altra importante caratteristica: la tensione superficiale, che esprime la resistenza alla deformazione o alla “rottura” della superficie di un liquido. La presenza della tensione superficiale spiega come facciano organismi molto leggeri, come alcuni insetti o ragni, a camminare sull’acqua.