Esperienza di laboratorio sulle proprietà dell'acqua
Sara Simonetti, Ginevra Strazzaboschi, Alessandro Cipriani, Niccolò Braccesi, David Kpadevi, Giovanni Pelagatti
08
01
Parte sperimentale
Introduzione
09
02
Prima prova
Caratteristiche
03
10
Seconda prova
Tensione superficiale
Indice
04
11
Capillarità
Terza prova
05
12
Calore specifico
Quarta prova
06
13
Densità del ghiaccio
Quinta prova
14
07
Potere solvente
Ringraziamenti
Indroduzione
Le caratteristiche dell'acqua
Le caratteristiche dell'acqua
L'acqua è la sostanza più diffusa sul nostro pianeta ed è grazie a lei se esiste la vita sulla Terra. Una molecola d'acqua è fortemente polarizzata a causa della grande differenza di elettronegatività tra gli atomi che lo compongono, e questo gli permette di interagire con moltissime sostanze. Il fatto che tutte le sue molecole siano legate tra loro da un legame a idrogeno conferisce a questa particolare sostanza ha delle proprietà uniche, di cui le principali sono:
- La tensione superficiale
- la capillarità
- l'elevato calore specifico
- la minore densità del ghiaccio
- il potere solvente
Oltre a queste, l'acqua ha molte altre proprietà, come la conducibilità elettrica.
La tensione superficiale
Una delle proprietà principali dell’acqua è la tensione superficiale, ovvero la forza che agisce sulla superficie dell'acqua che tende a farla resistere alla penetrazione di oggetti o di altre sostanze. Essa è dovuta alla formazione di legami a idrogeno tra le molecole in superficie e quelle sottostanti. La tensione superficiale può essere rotta da un tensioattivo (come il sapone), il quale è in grado di spezzare i legami tra le molecole d’acqua.
La forza attrattiva che tiene insieme tutte le molecole d’acqua è detta coesione.
La capillarità
La capillarità è una proprietà dovuta alle interazioni delle molecole d’acqua tra di loro e con le molecole della sostanza con cui vengono a contatto. Grazie a questo l’acqua è in grado di muoversi all'interno di piccoli spazi e di risalire lungo tubi sottili, anche vincendo la forza di gravità.
L'elevato calore specifico
L’acqua ha un alto calore specifico, quindi possiede un’elevata resistenza alle variazioni di temperatura. Questo comporta elevate capacità termiche e calore di vaporizzazione. Grazie a questa sua proprietà l'acqua tende a ridurre gli sbalzi termici (il clima mite si trova vicino al mare) e aiuta gli organismi a mantenere stabile la loro tempreatura corporea.
La minore densità del ghiaccio
L’acqua liquida ha una densità maggiore rispetto a quella del ghiaccio: ciò è dovuto al fatto che nel ghiaccio ogni molecola forma legami a idrogeno con 4 molecole vicine, creando un reticolo nel quale le molecole sono poste a distanze regolari, mentre quando l'acqua è liquida alcuni di questi legami si rompono e le molecole si avvicinano. Questa proprietà è unica tra i composti chimici.
Il potere solvente
L’acqua è un solvente universale: tutte le sostanze possono essere classificate in base alla loro affinità con questa sostanza. Con il termine idrofile si indicano le molecole che si solubilizzano in acqua, mentre con idrofobe quelle che sono insolubili in acqua. I composti ionici e covalenti polari sono solubilizzati dall'acqua, mentre i composti apolari non lo sono.
Parte sperimentale
Verifichiamo alcune delle caratteristiche dell'acqua
Prima prova
Calore specifico
Per svolgere la prima prova abbiamo utilizzato una piastra riscaldante, un termometro, due capsule, dell'acqua e della sabbia. Abbiamo posto all'interno di una capsula l'acqua e dell'altra la sabbia, ne abbiamo misurato la temperatura e le abbiamo messe su una piastra riscaldante. Nelle foto abbiamo le due capsule sulla piastra e il termometro utilizzato.
Prima prova
Calore specifico
Abbiamo misurato ogni cinque minuti la temperatura dell'acqua e della sabbia, notando che l'acqua si riscaldava più lentamente. Nella tabella di fianco riportiamo i valori misurati. L'esperienza conferma quindi la resistenza dell'acqua alle variazioni di temperatura.
Seconda prova
Tensione superficiale
Per svolgere la seconda prova abbiamo utilizzato un contenitore pieno d'acqua, delle graffette, dei trucioli di rame e del sapone. Inizialmente abbiamo posizionato le graffette sulla superficie dell'acqua, notando che se le poggiavamo con particolare attenzione esse restavano appoggiate sull'acqua, altrimenti si posavano sul fondo. Successivamente abbiamo ripetuto lo stesso procedimento con i trucioli di rame, che galleggiavano sulla superficie. Infine, abbiamo inserito all'interno dell'acqua del sapone (tensioattivo) e ciò fa affondare anche i trucioli di rame. Possiamo quindi concludere che questa esperienza conferma sia la tensione superficiale dell'acqua che la sua rottura da parte dei tensioattivi.
Terza prova
Conducibilità elettrica
Per svolgere la terza prova abbiamo utilizzato due becher, uno contenete del petrolio e uno contenente dell'acqua, e un circuito elettrico con gli elettrodi a zinco collegato ad una lampadina. Avvicinando i due elettrodi, la lampadina si accende. Proviamo quindi ad immergere le due lastrine nel petrolio e ad avvicinarle nuovamente. Quando si toccano, la lampadina resta spenta, visto che il petrolio non conduce elettricità. Ripertiamo l'esperimento immergendo gli elettrodi nell'acqua e notiamo che la lampadina si accende. Possiamo quindi afffermare che l'acqua conduce elettricità.
Quarta prova
Polarità
Per svolgere la quarta prova abbiamo utilizzato una bacchetta di vetro, una colonnina di vetro con una valvola sul fondo, del petrolio e dell'acqua. Inizialmente abbiamo lasciato scorrere prima il petrolio e poi l'acqua e vi abbiamo avvicinato la bacchetta di vetro. In questo caso non succedeva niente con nessuna delle due sostanze. Successivamente la bacchetta è stata strofinata su un panno ed è stata riavvicinata ad entrambi i liquidi che scorrevano. Notiamo che quando la bacchetta viene avvicinata al petrolio non accade nulla, mentre quando la avviciniamo all'acqua la sua direzione viene deviata (come nel video). Questo avviene a causa della polarità delle due sostanza: la bacchetta di vetro elettrizzata devia il corso dell'acqua (polare) mentre non intacca quella del petrolio (apolare).
Foto 1
Quinta prova
Potere solvente
Per svolgere la quinta prova abbiamo utilizzato quattro provette, due riempite con l'acqua, una con l'olio di semi e una con il petrolio, e della tintura allo iodio. Inizialmente abbiamo messo dell'olio in una provetta con l'acqua, notando che restavano separati. Successivamente abbiamo inserito della tintura di iodio nell'altra provetta con l'acqua, che si solubilizza (foto 1), e nella provetta con l'olio, nella quale non si solubilizza (foto 2).
Foto 2
Foto 3
Quinta prova
Potere solvente
Come ulteriore prova abbiamo poi inserito della tintura di iodio nella provetta contenente l'acqua e l'olio, notando che si solubilizza in acqua ma resta separato dall'olio (foto 3). Infine abbiamo inserito in una quarta provetta del petrolio e ci abbiamo aggiunto l'olio di semi, notando che si solubilizzano (foto 4). Queste prove che abbiamo fatto possono essere spiegate dall'espressione "il simile scioglie il simile". Infatti, l'acqua (polare) solubilizzava la tintura di iodio (polare) ma non l'olio (apolare), che invece si solubilizzava con il petrolio (apolare). Possiamo quindi concludere che il potere solvente dell'acqua e di tutte le altre sostanze funziona solo con sostanze simili.
Foto 4
Grazie
Esperienza di laboratorio sulle proprietà dell'acqua
Simonetti Sara
Created on March 16, 2023
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Esperienza di laboratorio sulle proprietà dell'acqua
Sara Simonetti, Ginevra Strazzaboschi, Alessandro Cipriani, Niccolò Braccesi, David Kpadevi, Giovanni Pelagatti
08
01
Parte sperimentale
Introduzione
09
02
Prima prova
Caratteristiche
03
10
Seconda prova
Tensione superficiale
Indice
04
11
Capillarità
Terza prova
05
12
Calore specifico
Quarta prova
06
13
Densità del ghiaccio
Quinta prova
14
07
Potere solvente
Ringraziamenti
Indroduzione
Le caratteristiche dell'acqua
Le caratteristiche dell'acqua
L'acqua è la sostanza più diffusa sul nostro pianeta ed è grazie a lei se esiste la vita sulla Terra. Una molecola d'acqua è fortemente polarizzata a causa della grande differenza di elettronegatività tra gli atomi che lo compongono, e questo gli permette di interagire con moltissime sostanze. Il fatto che tutte le sue molecole siano legate tra loro da un legame a idrogeno conferisce a questa particolare sostanza ha delle proprietà uniche, di cui le principali sono:
- La tensione superficiale
- la capillarità
- l'elevato calore specifico
- la minore densità del ghiaccio
- il potere solvente
Oltre a queste, l'acqua ha molte altre proprietà, come la conducibilità elettrica.La tensione superficiale
Una delle proprietà principali dell’acqua è la tensione superficiale, ovvero la forza che agisce sulla superficie dell'acqua che tende a farla resistere alla penetrazione di oggetti o di altre sostanze. Essa è dovuta alla formazione di legami a idrogeno tra le molecole in superficie e quelle sottostanti. La tensione superficiale può essere rotta da un tensioattivo (come il sapone), il quale è in grado di spezzare i legami tra le molecole d’acqua. La forza attrattiva che tiene insieme tutte le molecole d’acqua è detta coesione.
La capillarità
La capillarità è una proprietà dovuta alle interazioni delle molecole d’acqua tra di loro e con le molecole della sostanza con cui vengono a contatto. Grazie a questo l’acqua è in grado di muoversi all'interno di piccoli spazi e di risalire lungo tubi sottili, anche vincendo la forza di gravità.
L'elevato calore specifico
L’acqua ha un alto calore specifico, quindi possiede un’elevata resistenza alle variazioni di temperatura. Questo comporta elevate capacità termiche e calore di vaporizzazione. Grazie a questa sua proprietà l'acqua tende a ridurre gli sbalzi termici (il clima mite si trova vicino al mare) e aiuta gli organismi a mantenere stabile la loro tempreatura corporea.
La minore densità del ghiaccio
L’acqua liquida ha una densità maggiore rispetto a quella del ghiaccio: ciò è dovuto al fatto che nel ghiaccio ogni molecola forma legami a idrogeno con 4 molecole vicine, creando un reticolo nel quale le molecole sono poste a distanze regolari, mentre quando l'acqua è liquida alcuni di questi legami si rompono e le molecole si avvicinano. Questa proprietà è unica tra i composti chimici.
Il potere solvente
L’acqua è un solvente universale: tutte le sostanze possono essere classificate in base alla loro affinità con questa sostanza. Con il termine idrofile si indicano le molecole che si solubilizzano in acqua, mentre con idrofobe quelle che sono insolubili in acqua. I composti ionici e covalenti polari sono solubilizzati dall'acqua, mentre i composti apolari non lo sono.
Parte sperimentale
Verifichiamo alcune delle caratteristiche dell'acqua
Prima prova
Calore specifico
Per svolgere la prima prova abbiamo utilizzato una piastra riscaldante, un termometro, due capsule, dell'acqua e della sabbia. Abbiamo posto all'interno di una capsula l'acqua e dell'altra la sabbia, ne abbiamo misurato la temperatura e le abbiamo messe su una piastra riscaldante. Nelle foto abbiamo le due capsule sulla piastra e il termometro utilizzato.
Prima prova
Calore specifico
Abbiamo misurato ogni cinque minuti la temperatura dell'acqua e della sabbia, notando che l'acqua si riscaldava più lentamente. Nella tabella di fianco riportiamo i valori misurati. L'esperienza conferma quindi la resistenza dell'acqua alle variazioni di temperatura.
Seconda prova
Tensione superficiale
Per svolgere la seconda prova abbiamo utilizzato un contenitore pieno d'acqua, delle graffette, dei trucioli di rame e del sapone. Inizialmente abbiamo posizionato le graffette sulla superficie dell'acqua, notando che se le poggiavamo con particolare attenzione esse restavano appoggiate sull'acqua, altrimenti si posavano sul fondo. Successivamente abbiamo ripetuto lo stesso procedimento con i trucioli di rame, che galleggiavano sulla superficie. Infine, abbiamo inserito all'interno dell'acqua del sapone (tensioattivo) e ciò fa affondare anche i trucioli di rame. Possiamo quindi concludere che questa esperienza conferma sia la tensione superficiale dell'acqua che la sua rottura da parte dei tensioattivi.
Terza prova
Conducibilità elettrica
Per svolgere la terza prova abbiamo utilizzato due becher, uno contenete del petrolio e uno contenente dell'acqua, e un circuito elettrico con gli elettrodi a zinco collegato ad una lampadina. Avvicinando i due elettrodi, la lampadina si accende. Proviamo quindi ad immergere le due lastrine nel petrolio e ad avvicinarle nuovamente. Quando si toccano, la lampadina resta spenta, visto che il petrolio non conduce elettricità. Ripertiamo l'esperimento immergendo gli elettrodi nell'acqua e notiamo che la lampadina si accende. Possiamo quindi afffermare che l'acqua conduce elettricità.
Quarta prova
Polarità
Per svolgere la quarta prova abbiamo utilizzato una bacchetta di vetro, una colonnina di vetro con una valvola sul fondo, del petrolio e dell'acqua. Inizialmente abbiamo lasciato scorrere prima il petrolio e poi l'acqua e vi abbiamo avvicinato la bacchetta di vetro. In questo caso non succedeva niente con nessuna delle due sostanze. Successivamente la bacchetta è stata strofinata su un panno ed è stata riavvicinata ad entrambi i liquidi che scorrevano. Notiamo che quando la bacchetta viene avvicinata al petrolio non accade nulla, mentre quando la avviciniamo all'acqua la sua direzione viene deviata (come nel video). Questo avviene a causa della polarità delle due sostanza: la bacchetta di vetro elettrizzata devia il corso dell'acqua (polare) mentre non intacca quella del petrolio (apolare).
Foto 1
Quinta prova
Potere solvente
Per svolgere la quinta prova abbiamo utilizzato quattro provette, due riempite con l'acqua, una con l'olio di semi e una con il petrolio, e della tintura allo iodio. Inizialmente abbiamo messo dell'olio in una provetta con l'acqua, notando che restavano separati. Successivamente abbiamo inserito della tintura di iodio nell'altra provetta con l'acqua, che si solubilizza (foto 1), e nella provetta con l'olio, nella quale non si solubilizza (foto 2).
Foto 2
Foto 3
Quinta prova
Potere solvente
Come ulteriore prova abbiamo poi inserito della tintura di iodio nella provetta contenente l'acqua e l'olio, notando che si solubilizza in acqua ma resta separato dall'olio (foto 3). Infine abbiamo inserito in una quarta provetta del petrolio e ci abbiamo aggiunto l'olio di semi, notando che si solubilizzano (foto 4). Queste prove che abbiamo fatto possono essere spiegate dall'espressione "il simile scioglie il simile". Infatti, l'acqua (polare) solubilizzava la tintura di iodio (polare) ma non l'olio (apolare), che invece si solubilizzava con il petrolio (apolare). Possiamo quindi concludere che il potere solvente dell'acqua e di tutte le altre sostanze funziona solo con sostanze simili.
Foto 4
Grazie