L’acqua possiede un certo numero di proprietà singolari che sono decisive per la vita. Il ghiaccio, per esempio, è meno denso dell’acqua liquida e, quando laghi e fiumi gelano, galleggia sulla loro superficie anziché affondare. Lo strato superficiale isola l’acqua sottostante, permettendo ai pesci e alle altre forme di vita acquatica di sopravvivere. L’acqua manifesta anche punto di ebollizione e capacità termica elevati e tali proprietà le consentono di moderare il clima della terra. L’acqua discioglie una grande varietà di composti, proprietà che ne fa un solvente ideale delle cellule.
L’acqua è una sostanza costituita da idrogeno e ossigeno. La sua formula chimica è H2O ( si legge acca-due-o). È l’unica specie chimica contemporaneamente presente in natura allo stato solido, liquido e gassoso. Allo stato solido aumenta di volume, diminuendo quindi la sua densità, per questo motivo il ghiaccio galleggia sull’acqua.
L’acqua:
a) allo stato solido si trova sotto forma di ghiaccio, neve, grandine, brina. In questo stato le particelle sono molto vicine le une alle altre, non sono libere di muoversi e di spostarsi e sono disposte secondo un perfetto ordine geometrico;
b) allo stato liquido si trova sotto forma di pioggia e rugiada, ma soprattutto forma fiumi, mari e oceani. In questo stato le particelle possono spostarsi, ma entro certi limiti;
c) allo stato gassoso si trova nell’atmosfera sotto forma di nebbia, vapore acqueo, nuvole. In questo stato le particelle possono muoversi liberamente, perchè non ci sono legami chimici tra loro.
Alla pressione di 101 kPa, il suo punto di congelamento è a 0°C e il punto di ebollizione a 100 °C. Raggiunge la sua massima densità a 4°C.
La disposizione spaziale che gli atomo di idrogeno e ossigeno assumono nella molecola dell’acqua è mostrata in figura:
Un’importante caratteristica dell’acqua è data dalla polarita’ della sua molecola. La molecola dell’acqua forma un angolo di 105º con l’atomo di ossigeno al vertice e i due atomi di idrogeno alle due estremità. Dato che l’ossigeno ha una elettronegativita’ maggiore, il vertice della molecola ospita una parziale carica elettrica negativa (δ-), mentre le estremità recano una parziale carica elettrica positiva (δ+). Una molecola di questo tipo costituisce un dipolo.
Le cariche fanno sì che molecole d’acqua vengano attratte reciprocamente l’una dall’altra. Questa attrazione nell’acqua è particolarmente intensa (anche se è più debole dei legami covalenti interni alla molecola stessa) e prende il nome di legame idrogeno (o H-bond).
L’atomo di ossigeno molto elettronegativo attrae l’atomo di idrogeno di un’altra molecola, così che l’idrogeno fa da ponte fra due atomi di ossigeno.
Allo stato solido, cioè allo stato di ghiaccio, l’acqua ha una struttura cristallina in cui ogni atomo di ossigeno si trova circondato da quattro atomi di idrogeno: due più vicini, legati direttamente; due più lontani, legati mediante legami a idrogeno. Il legame a idrogeno è un tipo di legame particolarmente importante che si osserva in sostanze le cui molecole contengono un atomo di idrogeno legato a un altro atomo molto elettronegativo, come l’ossigeno.
A causa dei legami a idrogeno tra le molecole, l’acqua presenta importanti anomalie nelle sue proprietà fisiche. Così, la temperatura di fusione e quella di ebollizione sono elevate rispetto a quelle di sostanze analoghe. Ciò significa che, per fondere il ghiaccio o per vaporizzare l’acqua è necessario rompere anche questi legami a idrogeno, il che richiede un supplemento di energia termica.
L’acqua in natura è tra i principali costituenti degli ecosistemi ed è una componente essenziale delle cellule animali e vegetali. L’acqua riveste grande importanza anche per altri aspetti: alimentare, igienico, industriale e agricolo.
Il ciclo dell’acqua
Il ciclo dell’acqua, o ciclo idrologico, è uno scambio continuo di acqua tra il pianeta e l’atmosfera grazie al quale la quantità d’acqua presente sulla Terra rimane praticamente costante.
Sotto l’azione del calore solare l’acqua evapora da oceani, laghi, fiumi e dal suolo; il vapore dà origine a nubi che, salendo ad alta quota e incontrando correnti fredde, condensano e si trasformano in pioggia, neve o grandine.
Tali precipitazioni alimentano nuovamente oceani, mari, laghi, fiumi; delle acque che cadono sul terreno, una parte penetra in profondità, raggiungendo le falde acquifere, mentre un’altra viene intercettata dalle radici delle piante e restituita all’atmosfera attraverso la traspirazione, cioè l’emissione di vapor d’acqua da parte delle cellule. Attraverso questi successivi passaggi il ciclo si chiude.
L’inquinamento delle acque
L’inquinamento delle acque superficiali è principalmente dovuto all’immissione dell’ambiente di sostanze tossiche e ciò pregiudica la sopravvivenza degli animali acquatici ma rende anche l’acqua inutilizzabile dalle persone.
Le principali cause dell’inquinamento idrico e le loro conseguenze sono:
| FONTE INQUINANTE | PROVENIENZA | EFFETTO |
| - innalzamento della temperatura (inquinamento termico) | - processi industriali.- centrali nucleari e termoelettriche.
- acciaierie - zuccherifici - raffinerie |
- riduzione dell’ossigeno nell’acqua con alterazione della fauna e della flora |
| - composti azotati (ammoniaca, nitriti, nitrati) | - scarichi urbani- allevamenti
- fertilizzanti |
- eutrofizzazione ( crescita abnorme delle alghe- mucillagini) |
| - fosfati | - fertilizzanti- detersivi | - eutrofizzazione |
| - composti dello zolfo | - concerie- raffinerie
- industrie farmaceutiche |
- tossicità |
| - composti del fluoro | - industrie di smalti- ceramiche, vetro | - tossicità |
| - cianuri | - industrie galvaniche | - letali |
| - tensioattivi | - detersivi | - schiume- tossicità |
| - metalli pesanti (mercurio, cromo, piombo..) | - processi industriali | - tossicità da bioaccumulo |
| - insetticidi, diserbanti | - agricoltura | - tossicità |
| - petrolio | - pulizia cisterne- incidenti | - impedisce la solubilizzazione dell’ossigeno nell’acqua |
A cura di Maria Costanza Arpaia e Silvia Crevani.
Fonte: Scuola21ipsiavarzi
