L'acqua e le sue proprietà: chimica, fisica e importanza per la vita

La vita dipende da carbonio e acqua

Gli elementi indispensabili per la vita sono idrogeno e ossigeno, che unendosi formano le molecole di acqua, e il carbonio, costituente fondamentale delle biomolecole. Gli oceani e i mari coprono il 70% della superficie del pianeta Terra. In termini di peso, il nostro corpo è costituito per circa il 60% d'acqua: questa quantità può variare nel corso della vita e in funzione dell'attività svolta. Il corpo di una medusa è quasi interamente composto d'acqua. Se si disidrata sulla spiaggia, questo animale perde il 95% del proprio peso corporeo.

L'acqua e le sue proprietà

Formula chimica della molecola: H2O

H O b. H 104,5° a. c. H2O a. modello molecolare b. formula di struttura c. formula grezza

Atomi

• 1 atomo di ossigeno (O)
• 2 atomi di idrogeno (H)

Legami

• 2 legami covalenti semplici (O-H) formano fra loro un angolo di 104,5°

Polarità

• L'atomo di ossigeno ha una parziale carica negativa, ciascun atomo di idrogeno ha una parziale carica positiva

IUPAC

UNIONE INTERNAZIONALE DI CHIMICA PURA ED APPLICATA

Temperatura di fusione

(alla pressione di 1 atm): 0 ℃ (273,15 K)

Temperatura di ebollizione

(alla pressione di 1 atm): 100 ℃ (373,15 K)

Temperatura critica

(passaggio da vapore a gas): 374,1 ℃ (647 K)

I legami a idrogeno: "ponti" fra molecole

Il legame a idrogeno è un tipo di legame intermolecolare, cioè che si instaura fra molecole e non fra atomi. Si può formare tra molecole in cui sono presenti atomi di idrogeno coinvolti in legami covalenti polari, grazie all'attrazione dei poli positivo e negativo di molecole vicine Nell'acqua allo stato solido i legami a idrogeno vengono continuamente rotti e riformati. Nell'acqua allo stato solido ciascuna molecola di acqua forma legami idrogeno con altre quattro moolecole. I ... E IO (+) . .. (-) H -) (+) I ... F. (-) 4

Le proprietà dell'acqua

Coesione e adesione

Le proprietà peculiari dell'acqua sono spiegate dalla presenza del legame a idrogeno. La coesione è la tendenza delle molecole a rimanere unite tra loro. La forza di adesione è la forza di attrazione tra molecole di materiali diversi. Coesione e adesione sono alla base del fenomeno della capillarità. vetro molecola d'acqua + + + + + stato liquido La capillarità permette il trasporto d'acqua nelle piante: l'evaporazione nelle foglie «risucchia» le molecole dalle radici attraverso sottili condotti del tronco.

Le proprietà dell'acqua: Tensione superficiale

https://www.raicultura.it/articoli/2020/05/Le-proprieta-dellacqua-b2052f0c-4f90-414c-a759-4bc7c6e997e8.html La tensione superficiale: grazie alla presenza di legami a idrogeno, le molecole d'acqua sono attratte le une verso le altre e presentano una resistenza alla separazione. La forza di attrazione tra molecole della stessa sostanza è chiamata coesione. La tensione superficiale consente ad alcuni animali, come il basilisco piumato, di muoversi sull'acqua.

Le proprietà dell'acqua: Densità

La densità è definita come la massa di un corpo divisa per il volume che occupa. Nell'acqua solida i legami a idrogeno sono stabili e bloccano le molecole in un reticolo, mentre nell'acqua liquida i legami sono instabili e le molecole si muovono più vicine. Pertanto, la densità del ghiaccio è minore di quella dell'acqua liquida. legame a idrogeno GHIACCIO ACQUA ALLO STATO LIQUIDO Quando l'acqua gela, il ghiaccio galleggia e isola l'acqua liquida sottostante.

Le proprietà dell'acqua: Calore specifico

Il calore specifico è la capacità di resistere alle variazioni di temperatura. Occorre fornire molto calore per far aumentare la temperatura dell'acqua: essa ha quindi un elevato calore specifico. È necessario molto calore anche per trasformare l'acqua liquida in vapore: essa ha quindi un elevato calore di evaporazione. In un bollitore pieno d'acqua, il liquido si scalda più lentamente del metallo perchè l'acqua ha un calore specifico maggiore. Nei viventi l'acqua aluta a stabilizzare la temperatura: quando sudiamo l'acqua evapora e sottrae calore al nostro corpo.

Le proprietà dell'acqua: Solvente

Se aggiungiamo del sale in un bicchiere di acqua formiamo una soluzione, in cui l'acqua è la sostanza che scioglie (detta solvente) e il sale è la sostanza che viene sciolta (detta soluto). https://phet.colorado.edu/sims/cheerpj/sugar- and-salt-solutions/latest/sugar-and-salt-solutio ns.html?simulation=sugar-and-salt-solutions&lo cale=it L'acqua è il solvente principale delle cellule ed è un ottimo solvente per le sostanze polari. https://www.youtube.com/watch?v=2GUt6 QlNbWU Le sostanze composte da molecole apolari, come grassi e oli, tendono a essere insolubili in acqua e sono dette idrofobe. - - Le sostanze che formano facilmente soluzioni acquose, come il sale o lo zucchero (molecole polari) sono dette idrofile.

Il pH e i viventi

Una soluzione può essere acida, basica o neutra. Una sostanza che in acqua libera ioni H+ è detta acido. Una sostanza che in acqua libera ioni OH è detta base. Il grado di acidità o basicità di una soluzione viene espresso mediante la scala del pH. acido cloridrico 0,1 succo di limone 2,0 pomodoro 4,5 latte 6,4 sapone liquido 10,0 candeggina 12,6 uova 13,0 HCL 11,6 0,8 5,5 7,0 bicarbonato di sodio 9,0 10,5 0 aceto acqua soda caustica detersivo ammoniaca 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Molti processi biochimici dei viventi dipendono da una corretta regolazione del pH, assicurata dai sistemi tampone. https://phet.colorado.edu/sims/html/ph-scale/latest/ph-scale it.html 8,5 2,4 × liquido per batteria pioggia