Diapositiva 1 - Università di Roma LUMSA acqua.pdf · Title: Diapositiva 1 Author: COMPUTER...
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L’acqua è la sostanza che più caratterizza il
nostro pianeta tra tutti quelli del Sistema Solare.
Dalle sue proprietà fisiche e chimiche dipendono
moltissimi fenomeni naturali.
L'acqua è alla base di tutte le forme di vita conosciute, uomo compreso; ad essa è dovuta anche la stessa origine della vita sul nostro pianeta.
L’acqua è indispensabile per svolgere le funzioni vitali degli esseri viventi.
Nelle piante è un elemento fondamentale per la fotosintesi
clorofilliana grazie alla quale i vegetali si producono le sostanze nutritive.
L’acqua è inoltre un componente primario delle cellule, sia
vegetali che animali. Se pensiamo al nostro organismo, troviamo acqua nella pelle, nel sudore, nelle lacrime, nel sangue…ma c’è acqua anche nelle ossa, nei capelli, nei muscoli…
Gli esseri viventi più semplici sono formati da piccole cellule, chiuse dentro una membrana, nella quale la percentuale di acqua è oltre il 98%;
I primi animali sono stati probabilmente simili alle attuali meduse, la cui composizione è di circa il 95% di acqua.
Le piante hanno anch’esse un'alta percentuale di acqua nella loro costituzione, in media l'80%
i mammiferi, compreso l'uomo, hanno una composizione media nella quale l'acqua è circa il 75%
Pur essendo così comune, solo qualche secolo fa si è scoperta la sua
composizione chimica e si sono comprese le sue proprietà fisiche
L’acqua è una sostanza composta, la cui molecola è formata da due atomi di
idrogeno e un atomo di ossigeno:
la formula è H2O
La molecola dell’acqua è polare
I legami O-H sono covalenti
polari. Infatti, l’ossigeno attira
fortemente gli elettroni di legame,
spostando la loro carica negativa
su di sé, mentre sugli atomi di
idrogeno si accumula una parziale
carica positiva. La distribuzione
asimmetrica della carica elettrica
rende la molecola polare.
L’acqua allo stato di vapore è costituita da molecole tutte
uguali. Immaginiamo di avvicinare sempre di più fra loro
queste molecole. Come si orienteranno una rispetto
all’altra?
La presenza di cariche parziali positive sugli atomi H e
negative sugli atomi O fa orientare le molecole in
modo che siano più efficaci le attrazioni elettrostatiche.
Tra le molecole d’acqua si forma un legame a idrogeno
Dai “legami idrogeno” derivano alcune proprietà dell’acqua
Allo stato solido le molecole
occupano posizioni geometriche
molto precise, in un’impalcatura
tridimensionale stabile chiamata
reticolo cristallino.
Struttura cristallina
Allo stato liquido l’acqua ha un
volume proprio, assume la forma
del recipiente che la contiene ed
ha deboli forze di coesione tra le
molecole. Nello stato liquido la
disposizione delle molecole è
disordinata, le molecole hanno
elevata mobilità e si scambiano
di posto frequentemente.
Il numero di legami idrogeno è
inferiore rispetto allo stato solido
Nello stato gassoso o di
vapore le molecole
possono muoversi
liberamente perché non
esistono legami tra loro
La capillarità generata dalla forza di
• coesione l’attrazione tra molecole della stessa sostanza
• adesione l’attrazione tra le molecole di sostanze diverse
(tra le cmolecole di acqua e il vetro del capillare)
è la tendenza dell’acqua a risalire entro spazi ristretti.
La capillarità
La capacità termica è la quantità di calore che una sostanza
deve assorbire perché la sua temperatura aumenti di 1°C. L’acqua
ha bisogno di 1 Caloria, l’etanolo di 0,58 Calorie.
L’acqua si scalda e si raffredda lentamente a causa della
presenza dei legami idrogeno, che influiscono sui cambiamenti di
stato.
Possiede una capacità termica molto più elevata rispetto ad altri
liquidi. Essa può, infatti, assorbire una grandissima quantità di
calore e cederla quando l’aria e il terreno circostanti sono freddi
La capacità termica
A seconda che si ceda o sottragga calore, l’ acqua subisce passaggi di
stato:
L’evaporazione è il passaggio dell’acqua dallo stato liquido a quello di
vapore. L’acqua evapora lentamente a temperatura ambiente, ma
velocemente per ebollizione quando la temperatura raggiunge i 100°C.
La solidificazione è il passaggio dell’acqua dallo stato liquido a quello
solido che avviene a 0°C. A mano a mano che la temperatura diminuisce
aumenta la densità, ciò accade fino a 4°C, al di sotto di questa temperatura
la densità diminuisce, l’acqua si dilata ed aumenta di volume. A causa di tale
proprietà, il ghiaccio galleggia sull’acqua liquida e forma uno strato isolante
sulla superficie delle acque dei fiumi e dei laghi. Questo fenomeno permette
agli organismi vegetali ed animali, presenti nell’acqua, di sopravvivere
durante l’inverno.
La condensazione è il passaggi dell’acqua dallo stato di vapore a quello
liquido. Spesso quando il vapore incontra una superficie fredda, forma su di
essa una serie di goccioline.
La fusione è il passaggio dallo stato solido allo stato liquido.
Brinamento
Una importante proprietà dell’acqua è la capacità solvente, cioè di
sciogliere sostanze.
La sostanza che viene sciolta dall’acqua si chiama soluto.
L’insieme dell’acqua (solvente) e del soluto si chiama soluzione.
Nell’acqua si sciolgono:
sostanze solide come sale e zucchero
sostanze liquide come ammoniaca e alcool
sostanze gassose come ossigeno e anidride carbonica
La maggior parte delle soluzioni acquose appaiono limpide e
trasparenti per cui è impossibile riconoscere i singoli componenti, la
loro presenza può essere avvertita solo dal nostro gusto e olfatto.
Ogni sostanza ha un grado si solubilità, cioè la quantità massima di soluto
che può essere disciolta nel solvente.
La solubilità è espressa in grammi di soluto che possono essere sciolti in
100 gr. di solvente.
La solubilità aumenta con la temperatura fino ad un limite diverso per ogni
sostanza.
Esistono sostanze che non si sciolgono in acqua e si dicono insolubili in
acqua, queste sostanze unite all’acqua non formano soluzioni ma:
emulsioni, sospensioni, soluzioni colloidali.
La quantità di soluto espressa in grammi disciolto in 1 litro di
acqua di concentrazione.
Essa si ottiene dividendo il numero dei grammi di soluto per il
numero dei litri della soluzione.
La soluzione fisiologica usta in medicina, per esempio, è 9 g
litro.
La concentrazione di una soluzione è identica in una qualsiasi
parte della soluzione stessa.
Una soluzione può essere:
- diluita quando contiene pochi grammi di soluto
- concentrata quando contiene molti grammi di soluto
- satura quando il soluto è troppo e il solvente non riesce a
scioglierlo, perciò precipita sul fondo.
Le molecole di H2O all’interfaccia con l’aria sono maggiormente
attratte dalle altre molecole di H2O che non dalla fase gassosa
tendenza a ridurre l’area superficiale
la condizione che esiste
all’interfaccia è detta
TENSIONE SUPERFICIALE
La Tensione Superficiale
La tensione superficiale esprime la forza con cui le molecole
superficiali si attirano l'un l'altra.
Una molecola di un liquido attira le molecole che la
circondano ed a sua volta è attratta da esse.
Per le molecole che si trovano all'interno del liquido, la
risultante di queste forze è nulla ed ognuna di esse si trova in
equilibrio rispetto alle altre. Quando invece queste molecole si
trovano alla superficie, esse vengono attratte dalle molecole
sottostanti e da quelle laterali, ma non verso l'esterno. La
risultante delle forze che agiscono sulle molecole di superficie
è una forza diretta verso l'interno del liquido.
La superficie di un liquido si comporta dunque come una membrana
elastica che avvolge e comprime il liquido sottostante. Gli insetti e
alcuni oggetti leggeri, possono appoggiarsi sull’acqua.
L’Osmosi
è il processo di diffusione spontanea del solvente attraverso una membrana
semipermeabile (ossia che fa passare acqua e non i soluti). Si osserva il
passaggio di acqua da quella più diluita a quella concentrata.
Il passaggio avviene dal compartimento a maggior potenziale idrico (a
minor concentrazione di soluto) verso il compartimento a minor potenziale
idrico (a maggior concentrazione di soluto), quindi secondo il gradiente di
concentrazione.
L'osmosi è un processo fisico spontaneo, che non richiede energia
dall’esterno.
La soluzione più concentrata viene diluita e la differenza di concentrazione
viene annullata.
?
L’acqua è il liquido più comune sulla terra ed ha un
ruolo fondamentale per la vita degli esseri viventi.
L'acqua è un elemento importantissimo del nostro
ecosistema.
Gli esseri umani, le piante e gli animali necessitano di
molta acqua per vivere.
È difficile crederlo, ma l'acqua che abbiamo oggi è la
stessa che esiste sul nostro pianeta da milioni di anni.
L’acqua è la sostanza più diffusa sulla Terra:
il 97,3% si trova negli oceani e nei continenti ed il
2,7% è presente sotto forma gassosa, cioè di vapore, nell'atmosfera.
È stato calcolato che
gli oceani contengono
1350 milioni di Km3
sottoterra in varie forme vi sono
770 milioni di Km3
nelle calotte polari si trovano, in forma solida,
28 milioni di Km3
Esiste una quantità fissa di acqua sul nostro pianeta.
Essa si muove continuamente nell'ambiente.
Questo processo si chiama
ciclo dell'acqua.
Vediamo come funziona:
Cominciamo dall'evaporazione: il sole scalda la superficie dell'acqua ed essa evapora.
L'evaporazione converte l'acqua del suolo e di laghi, fiumi, mari e oceani in vapore acqueo, che sale nell'atmosfera.
La fase successiva è quella della condensazione.
Il vapore acqueo si raffredda e si condensa, formando le nuvole.
Le nuvole continuano ad ingrossarsi, fino a quando la quantità d'acqua cresce tanto che cade sulla terra.
Questo è il fenomeno delle precipitazioni. A seconda della temperatura, l'acqua cade sotto forma di pioggia, di neve o di grandine.
L'acqua che cade sulla terra forma i fiumi (deflusso superficiale) o finisce nel suolo
(infiltrazioni). Questa acqua sotterranea alimenta le falde acquifere, i laghi e i fiumi e quindi i mari.
Il ciclo ricomincia di nuovo con l'evaporazione.
Dall’acqua sotterranea deriva l'acqua che beviamo e che utilizziamo per tante cose, come ad esempio coltivare la terra.
L'uomo costruisce cisterne, laghi artificiali, depositi per avere abbastanza riserve di
acqua.
Circa 2/3 della terra sono coperti dall'acqua , ma solo una piccolissima parte è potabile.
Quindi è importante conservare l'acqua potabile e non sprecarla.
Si possono fare molte cose per non sprecare l'acqua come ad esempio chiudere il
rubinetto mentre ci si lava i denti.
L'acqua è un bene prezioso e dobbiamo proteggere il ciclo dell'acqua.
Ricorda: tutta l'acqua è la stessa.
E il ciclo ricomincia….
L’acqua del mare è salata
All'origine l'acqua del mare era dolce come quella dei fiumi e la
concentrazione di sale (circa 35 grammi per litro/chilo d'acqua) risale
"soltanto" a un miliardo di anni fa.
Come si è formata? Bisogna andare molto più indietro nel tempo. Cioè a
quando, quattro miliardi di anni fa, la Terra ha iniziato a raffreddarsi.
Torrenti di pioggia si sono abbattuti sul pianeta per migliaia di anni e l'acqua si
è depositata nelle depressioni della crosta terrestre formando i primi mari. Le
acque che, nel frattempo, hanno continuato a scorrere sulla superficie dei
continenti, si sono via via arricchite di sali minerali prelevati dalla terra, e li
hanno riversati negli oceani in formazione.
La salinità dei mari varia anche a seconda della loro profondità ed è
sensibilmente
più alta verso la superficie, e là dove si verifica una forte evaporazione
più scarsa è invece in quei mari in cui l'apporto d'acqua dolce è più
consistente, per esempio in vicinanza della foce di un fiume.
Mappa Concettuale
