L’acqua rappresenta un presupposto essenziale per l’ esplicarsi di ogni forma di vita. E’ nell’acqua che si presume abbia avuto origine la vita. Le riserve di acqua sulla terra sono enormi; inoltre l’ acqua è il costituente quantitativamente più abbondante di tutti gli organismi viventi, dal 54-64% dell’uomo al 95% di certe meduse. La grande importanza biologica dell’acqua deriva dall’insoluta “identità”conferitale dalla struttura della sua molecola. La sua polarità,permettendo la formazione di numerosi legami a idrogeno,oltre a farne un ottimo solvente è responsabile di altre proprietà:solubilità,elevata tensione superficiale, capillarità.

Legame idrogenoPolarità dei legamiSolubilità Effetto della temperatura Effetto della pressioneTensione superficiale Le gocce Tensione di vapore Capillarità –Esperimento- Carbonatazione Bilancio idrico nel corpo vegetale

Il legame idrogeno è un legame intermolecolare ed è un caso di interazione di dipolo-dipolo particolarmente forte che si instaura fra molecole che portano atomi di idrogeno legati ad atomi elettronegativi.In questo caso le attrazioni tra i dipoli sono forti e vengono chiamati legame idrogeno.L’atomo di idrogeno, a causa della sua elevata densità di carica positiva, dovuta al suo piccolo raggio atomico, provoca la formazione di veri e propri ponti tra i due atomi elettronegativi di due molecole vicine. Tale tipo di legame influenza notevolmente la solubilità, il punto di ebollizione e la viscosità dei composti.

In alcune molecole come nel caso In alcune molecole come nel caso dell’acqua la distribuzione delle cariche dell’acqua la distribuzione delle cariche elettriche è disposta nel modo da rendere elettriche è disposta nel modo da rendere la sostanza polare. La polarità conferisce la sostanza polare. La polarità conferisce alle molecole alcune proprietà particolari, alle molecole alcune proprietà particolari, una di queste è il comportamento in una di queste è il comportamento in vicinanza di un corpo elettricamente vicinanza di un corpo elettricamente carico. Per esempio una bacchetta di vetro carico. Per esempio una bacchetta di vetro se strofinata su di un panno di lana, può se strofinata su di un panno di lana, può caricarsi elettricamente. Essa ora è in caricarsi elettricamente. Essa ora è in grado di attrarre piccoli pezzi di carta , che grado di attrarre piccoli pezzi di carta , che per induzione a loro volta si sono caricati, per induzione a loro volta si sono caricati, ora si ripete l’ esperimento usando dei ora si ripete l’ esperimento usando dei liquidi , come l’acqua e il ciclo esano. A liquidi , come l’acqua e il ciclo esano. A seconda della polarità della sostanza seconda della polarità della sostanza osserveremo un comportamento diverso, osserveremo un comportamento diverso, facciamo scorrere un sottile filo di acqua e facciamo scorrere un sottile filo di acqua e accostiamo la bacchetta di vetro accostiamo la bacchetta di vetro precedentemente elettrizzata, si nota che precedentemente elettrizzata, si nota che il flusso dell’acqua sostanza polare viene il flusso dell’acqua sostanza polare viene deviato. Ora avviciniamo la bacchetta deviato. Ora avviciniamo la bacchetta elettrizzata ad una sostanza apolare come elettrizzata ad una sostanza apolare come il ciclo esano, noteremo quindi che il flusso il ciclo esano, noteremo quindi che il flusso non viene deviato . non viene deviato .

Proviamo a preparare una soluzione acquosa di Proviamo a preparare una soluzione acquosa di cloruro di sodio : lo riempiamo di acqua distillata cloruro di sodio : lo riempiamo di acqua distillata e versiamo nell’acqua qualche cucchiaino di e versiamo nell’acqua qualche cucchiaino di sale. Il primo cucchiaino si scioglie sale. Il primo cucchiaino si scioglie completamente; man mano che aggiungiamo il completamente; man mano che aggiungiamo il soluto, osserviamo che è sempre più difficile che soluto, osserviamo che è sempre più difficile che questo vada in soluzione. Continuando ad questo vada in soluzione. Continuando ad aggiungere cloruro di sodio raggiungiamo una aggiungere cloruro di sodio raggiungiamo una situazione in cui il solvente non è più in grado di situazione in cui il solvente non è più in grado di sciogliere il soluto: in queste condizioni una sciogliere il soluto: in queste condizioni una soluzione si dice satura; se provassimo ad soluzione si dice satura; se provassimo ad aggiungere dell’altro soluto questo si aggiungere dell’altro soluto questo si depositerebbe sul fondo del recipiente: il sale depositerebbe sul fondo del recipiente: il sale insoluto prende il nome di corpo di fondo. insoluto prende il nome di corpo di fondo. Quando la soluzione si trova in una situazione Quando la soluzione si trova in una situazione prossima alla saturazione si dice che è prossima alla saturazione si dice che è concentrata, mentre quando la quantità di concentrata, mentre quando la quantità di soluto è decisamente inferiore alla quantità che soluto è decisamente inferiore alla quantità che può essere sciolta, la soluzione si dice diluita. La può essere sciolta, la soluzione si dice diluita. La solubilità è quindi la concentrazione della solubilità è quindi la concentrazione della soluzione satura e dipende dalla pressione e soluzione satura e dipende dalla pressione e dalla temperatura:dalla temperatura:

La solubilità di una sostanza è la massa La solubilità di una sostanza è la massa (espressa in grammi) di quella sostanza che si (espressa in grammi) di quella sostanza che si scioglie in 100 g di solvente a una data scioglie in 100 g di solvente a una data temperatura per dare una soluzione satura.temperatura per dare una soluzione satura.

Dalla nostra esperienza sappiamo che Dalla nostra esperienza sappiamo che quando mettiamo un cucchiaio di quando mettiamo un cucchiaio di zucchero in un bicchiere di acqua zucchero in un bicchiere di acqua fredda si forma un deposito come fredda si forma un deposito come corpo di fondo. Al contrario l’acqua corpo di fondo. Al contrario l’acqua calda scioglie facilmente lo zucchero , calda scioglie facilmente lo zucchero , anzi , ne scioglie una quantità anzi , ne scioglie una quantità maggiore di quella che scioglierebbe maggiore di quella che scioglierebbe in una tazza di acqua fredda. Come in una tazza di acqua fredda. Come accade per lo zucchero, la solubilità accade per lo zucchero, la solubilità della maggior parte dei solidi è della maggior parte dei solidi è influenzata dalla temperatura e ,in influenzata dalla temperatura e ,in genere, aumenta all’ aumentare della genere, aumenta all’ aumentare della temperatura. A differenza di ciò che temperatura. A differenza di ciò che accade per i soluti solidi, la solubilità accade per i soluti solidi, la solubilità dei gas diminuisce all’ aumentare della dei gas diminuisce all’ aumentare della temperatura. Sappiamo inoltre che a temperatura. Sappiamo inoltre che a temperature maggiori della temperature maggiori della temperatura ambiente le bottiglie che temperatura ambiente le bottiglie che contengono soluzioni gassate possono contengono soluzioni gassate possono esplodere a causa dell’ aumento di esplodere a causa dell’ aumento di pressione interna alla bottiglia. pressione interna alla bottiglia.

La temperatura non è l’unica La temperatura non è l’unica variabile che influenza la solubilità variabile che influenza la solubilità di un gas in un liquido . Una bibita di un gas in un liquido . Una bibita che, da fredda, si riscalda, facilitata che, da fredda, si riscalda, facilitata di gas (in genere diossido di di gas (in genere diossido di carbonio). Per quale motivo , se carbonio). Per quale motivo , se apriamo la lattina ancora fredda, apriamo la lattina ancora fredda, una cospicua quantità di gas una cospicua quantità di gas abbandona la bibita? La spiegazione abbandona la bibita? La spiegazione di questo fenomeno è data dalla di questo fenomeno è data dalla legge di Henry: la solubilità di un legge di Henry: la solubilità di un gas in un liquido è direttamente gas in un liquido è direttamente proporzionale alla pressione proporzionale alla pressione parziale che il gas stesso esercita parziale che il gas stesso esercita sulla fase liquida. Maggiore è la sulla fase liquida. Maggiore è la pressione parziale del biossido di pressione parziale del biossido di carbonio , maggiore è la sua carbonio , maggiore è la sua solubilità all’ interno della bibita. solubilità all’ interno della bibita.

Le molecole all ‘interno dei liquidi si Le molecole all ‘interno dei liquidi si attraggono le une alle altre in tutte attraggono le une alle altre in tutte le direzioni, mentre quelle che si le direzioni, mentre quelle che si trovano in superficie sono attratte trovano in superficie sono attratte soltanto dalle molecole sottostanti soltanto dalle molecole sottostanti con una forza così intensa che la con una forza così intensa che la superficie dell’ acqua si comporta superficie dell’ acqua si comporta come una specie di “pelle elastica”, come una specie di “pelle elastica”, vale a dire che sull’acqua si crea una vale a dire che sull’acqua si crea una tensione superficiale. Pertanto: la tensione superficiale. Pertanto: la tensione superficiale è la risultante tensione superficiale è la risultante delle forze di attrazione verso delle forze di attrazione verso l’interno di un liquido. La tensione l’interno di un liquido. La tensione superficiale di norma diminuisce all’ superficiale di norma diminuisce all’ aumentare della temperatura e per aumentare della temperatura e per la presenza di particolari sostanze la presenza di particolari sostanze denominate tensioattivi, sono denominate tensioattivi, sono molecole costituite da lunghe catene molecole costituite da lunghe catene idrofobe, cioè non affini all’acqua, idrofobe, cioè non affini all’acqua, che terminano con teste idrofile, cioè che terminano con teste idrofile, cioè affini all’acqua. Tra essi ricordiamo i affini all’acqua. Tra essi ricordiamo i detersivi che, sciolti in acqua, ne detersivi che, sciolti in acqua, ne riducono tensione superficiale.riducono tensione superficiale.

La tensione superficiale è responsabile della forma assunta dalle gocce di un liquido. Liquidi ad una elevata tensione superficiale come il mercurio danno delle gocce sferiche che non tendono a schiacciarsi.

L’acqua invece,che ha una tensione superficiale minore, forma delle gocce che tendono a schiacciarsi facilmente. Tuttavia la forma assunta dalle gocce oltre che dalla tensione superficiale del liquido dipende anche dalla natura del materiale con cui il liquido interagisce .Se facciamo cadere una goccia d’acqua su un foglio di carta oleata notiamo subito che assume una forma più sferica;tale effetto è dovuto alla diversa interazione tra la superficie dell’acqua e quella della carta oleata. Anche la presenza di eventuali soluti può influenzare la forma delle gocce .Se nell’acqua è presente un sapone, la goccia tenderà a spandersi più facilmente per via della diminuzione della sua tensione superficiale

I liquidi,per loro natura,tendono a evaporare I liquidi,per loro natura,tendono a evaporare facilmente:lo si può osservare tutte le volte facilmente:lo si può osservare tutte le volte che si lascia dell’acqua in un bicchiere o una che si lascia dell’acqua in un bicchiere o una bottiglia di liquore aperta .Una misura della bottiglia di liquore aperta .Una misura della facilità con cui i liquidi evaporano è data facilità con cui i liquidi evaporano è data dalla tensione di vapore. La tensione di dalla tensione di vapore. La tensione di vapore indica la pressione del vapore che si vapore indica la pressione del vapore che si trova in equilibrio con il liquido trova in equilibrio con il liquido sottostante.Supponiamo di versare in un sottostante.Supponiamo di versare in un recipiente dell’acqua e di tappare recipiente dell’acqua e di tappare immediatamente il recipiente.Le particelle di immediatamente il recipiente.Le particelle di liquido che possiedono una maggiore energia liquido che possiedono una maggiore energia cinetica tendono ad allontanarsi dal liquido cinetica tendono ad allontanarsi dal liquido passando allo stato di vapore;dal momento passando allo stato di vapore;dal momento che il recipiente è chiuso,tali particelle che il recipiente è chiuso,tali particelle rimarranno intrappolate nello spazio rimarranno intrappolate nello spazio compreso tra il liquido e la superficie interna compreso tra il liquido e la superficie interna del recipiente.Dopo un certo tempo,il numero del recipiente.Dopo un certo tempo,il numero di particelle passate allo stato di vapore di particelle passate allo stato di vapore comincia a esercitare pressione tale sulla comincia a esercitare pressione tale sulla superficie del liquido da ostacolare superficie del liquido da ostacolare l’evaporazione di altre particelle. Questo è un l’evaporazione di altre particelle. Questo è un equilibrio dinamico. La pressione esercitata equilibrio dinamico. La pressione esercitata dalle particelle che si trovano nella fase dalle particelle che si trovano nella fase vapore corrisponde alla tensione di vapore vapore corrisponde alla tensione di vapore del liquido. La tensione di vapore è del liquido. La tensione di vapore è influenzata dalla temperatura. influenzata dalla temperatura.

Connessa alla tensione superficiale è Connessa alla tensione superficiale è anche il fenomeno della capillarità. anche il fenomeno della capillarità. Quando un capillare, un sottilissimo Quando un capillare, un sottilissimo tubicino di vetro o altro materiale, tubicino di vetro o altro materiale, viene immerso in un liquido, il livello viene immerso in un liquido, il livello del liquido all’interno del tubicino è del liquido all’interno del tubicino è tanto più altro quanto più stretto e il tanto più altro quanto più stretto e il suo diametro. Questo fenomeno è suo diametro. Questo fenomeno è spiegato dall’ esistenza di forza spiegato dall’ esistenza di forza d’attrazione tra le molecole dell’ d’attrazione tra le molecole dell’ acqua e le pareti dei tubi:forze dette acqua e le pareti dei tubi:forze dette d’ADESIONE. Il fenomeno della d’ADESIONE. Il fenomeno della capillarità è molto importante in capillarità è molto importante in natura, poiché le radici degli arbusti natura, poiché le radici degli arbusti muniti da tubicini sottili, per muniti da tubicini sottili, per capillarità assorbono dal terreno capillarità assorbono dal terreno l’acqua necessaria per la vita della l’acqua necessaria per la vita della pianta. Questo fenomeno che l’ uomo pianta. Questo fenomeno che l’ uomo ha sfruttato in più occasioni si può ha sfruttato in più occasioni si può dimostrare con un esperimento:dimostrare con un esperimento:

Abbiamo utilizzato due Abbiamo utilizzato due tubicini con diametro tubicini con diametro diverso, uno maggiore diverso, uno maggiore ed uno minore. Abbiamo ed uno minore. Abbiamo posto un baker con dell’ posto un baker con dell’ acqua colorata su un acqua colorata su un fornellino . Inserendo i fornellino . Inserendo i due tubicini abbiamo due tubicini abbiamo notato che l’ acqua sale notato che l’ acqua sale velocemente nel tubicino velocemente nel tubicino con diametro minore. con diametro minore.

Le caratteristiche più importanti Le caratteristiche più importanti dell’ acqua che beviamo al dell’ acqua che beviamo al giorno d’ oggi sono due: il giorno d’ oggi sono due: il sapore acido ed effervescente. sapore acido ed effervescente. Queste sono dovute alla Queste sono dovute alla presenza di anidride carbonica presenza di anidride carbonica disciolta. La presenza di CO2 è disciolta. La presenza di CO2 è data da fenomeni naturali o data da fenomeni naturali o artificiali, tramite il processo di artificiali, tramite il processo di carbonatazione . Il primo ad carbonatazione . Il primo ad ideare questo processo fu ideare questo processo fu Joseph Priestley. La forma delle Joseph Priestley. La forma delle bevande gassate come tonico bevande gassate come tonico per la salute è durata per molto per la salute è durata per molto tempo. Molti sostengono che le tempo. Molti sostengono che le bibite gassate andrebbero bibite gassate andrebbero evitate poiché gonfiano e fanno evitate poiché gonfiano e fanno ingrassare. Uno studio ingrassare. Uno studio britannico rivela inoltre che britannico rivela inoltre che alcune bibite potrebbero essere alcune bibite potrebbero essere responsabili di gravi danni alle responsabili di gravi danni alle cellule del nostro organismo cellule del nostro organismo provocando invecchiamento.provocando invecchiamento.

Dopo una pioggia le piante assorbono l’ acqua piovana dal suolo Dopo una pioggia le piante assorbono l’ acqua piovana dal suolo attraverso l’ apparato radicale. Una volta entrata nelle radici , l’ attraverso l’ apparato radicale. Una volta entrata nelle radici , l’ acqua viene in parte immagazzinata in cellule specializzate presenti acqua viene in parte immagazzinata in cellule specializzate presenti nella porzione centrale più interna del cilindro radicale:milioni di peli nella porzione centrale più interna del cilindro radicale:milioni di peli radicali si dipartono dalle cellule delle radici laterali nello spazio radicali si dipartono dalle cellule delle radici laterali nello spazio interstiziale tra le particelle di suolo. Tale forza può spingere l’ acqua interstiziale tra le particelle di suolo. Tale forza può spingere l’ acqua a uscire dalle foglie dove si può depositare sotto forma di piccole a uscire dalle foglie dove si può depositare sotto forma di piccole goccioline. La principale spiegazione del trasporto di acqua nelle goccioline. La principale spiegazione del trasporto di acqua nelle pianete consiste nella traspirazione , un fenomeno che si potrebbe pianete consiste nella traspirazione , un fenomeno che si potrebbe definire ingegneria naturale. La traspirazione è la perdita do acqua definire ingegneria naturale. La traspirazione è la perdita do acqua tramite evaporazione dai fusti e dalle foglie, soprattutto attraverso tramite evaporazione dai fusti e dalle foglie, soprattutto attraverso piccole aperture chiamate stomi. Le molecole d’ acqua tendono sia a piccole aperture chiamate stomi. Le molecole d’ acqua tendono sia a mantenersi in forte coesione con altre molecole d’ acqua , sia ad mantenersi in forte coesione con altre molecole d’ acqua , sia ad aderire a molecole diverse.. Come risultato, a muoversi verso l’ alto aderire a molecole diverse.. Come risultato, a muoversi verso l’ alto nel vaso xilematico è tutta la colonna di liquido, con una nuova nel vaso xilematico è tutta la colonna di liquido, con una nuova molecola di acqua che viene fatta entrare nella parte inferiore molecola di acqua che viene fatta entrare nella parte inferiore attraverso le radici. Nei fiori tagliati la stessa forza risucchia l ‘aria attraverso le radici. Nei fiori tagliati la stessa forza risucchia l ‘aria all’ interno dei vasi xilematici. Nei giorno caldi e secchi l’ all’ interno dei vasi xilematici. Nei giorno caldi e secchi l’ evaporazione dalle foglie può superare l’ assorbimento idrico delle evaporazione dalle foglie può superare l’ assorbimento idrico delle radici: in tal caso, la tensione della catena di molecole d ‘ acqua in radici: in tal caso, la tensione della catena di molecole d ‘ acqua in ciascun vaso xilematico diventa sempre più forte.ciascun vaso xilematico diventa sempre più forte.