Presentazione sull'acqua.

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attenzioniamo assieme questa molecola, la sua fisica, il suo legame e la sua importanza.

presentazione grafica:

l'acqua,una molecola speciale!

L'acqua è un composto chimico di formula molecolare H2O, in cui i due atomi di idrogeno sono legati all'atomo di ossigeno con legame covalente polare. In condizioni di temperatura e pressione normali si presenta come un sistema bifase, costituito da un liquido incolore e insapore (che viene chiamato "acqua" in senso stretto) e da un vapore incolore (detto vapore acqueo).

che cos'è l'acqua?

L'acqua svolge numerosi ruoli vitali nel nostro corpo. È coinvolta nella digestione, nell'assorbimento dei nutrienti, nella regolazione della temperatura corporea, nella lubrificazione delle articolazioni, nella produzione di saliva, nella rimozione dei rifiuti attraverso l'urina e il sudore. Un'adeguata idratazione è essenziale per il corretto funzionamento di tutti i sistemi del corpo umano. La quantità di acqua che una persona dovrebbe bere può variare in base a diversi fattori, tra cui il sesso, l'età, i livelli di attività fisica, il clima e la temperatura e lo stato di salute individuale.

perche è importante l'acqua per il nostro corpo?

L'acqua allo stato solido si trova sotto forma di ghiaccio, neve, grandine, brina. In questo stato le molecole di acqua sono unite da un legame molto forte, quindi non possono muoversi o spostarsi e quindi non possono cambiare forma. Nello stato solido le particelle sono molto vicine le une alle altre e sono disposte secondo un perfetto ordine geometrico.

L'acqua allo stato gassoso si trova nell'atmosfera sotto forma di nebbia, vapore acqueo, nuvole. Le molecole in questo non sono legate tra loro, occupando così tutto lo spazio che hanno a disposizione. Nello stato gassoso le particelle possono muoversi liberamente in ogni direzione perché non ci sono legami chimici tra loro.

gassoso

L’acqua allo stato liquido ha volume proprio, ma assume la forma del recipiente che lo contiene. In questo stato le sue molecole sono unite da un legame debole, si possono muovere scorrendo le une sulle altre e per questo motivo la sostanza non prende una forma definita. L’acqua allo stato liquido si trova sotto forma di pioggia e rugiada e va a formare fiumi, mari e oceani che ricoprono circa il 70% della superficie terrestre. Nello stato liquido le particelle possono spostarsi, ma entro certi limiti: se una particella si sposta il suo posto viene subito preso da un'altra.

solido

Come avviene per altri elementi presenti in natura, anche l’acqua è costituita da materia e questo fa sì che, in determinate circostanze, sia soggetta a cambiamenti di stato. L'acqua si può trovare in natura in tre diversi stati di aggregazione: solido, liquido e gassoso. I passaggi di stato nell’acqua dipendono da come le molecole sono legate tra di loro. Nei vari stati le molecole dell’acqua si dispongono quindi in modo diverso, determinando così caratteristiche differenti.

gli stati fisici dell'acqua:

liquido

qualsiasi essere vivente vive grazie all'acqua!

mappa

A determinare i passaggi dell’acqua da uno stato all’altro sono le condizioni ambientali e, più in generale, le variazioni di temperatura. Ciò avviene quotidianamente davanti i nostri occhi durante le diverse fasi del ciclo dell’acqua, che ne determina l’importanza per la vita sul nostro pianeta. Il cambiamento dello stato dell’acqua può avvenire durante i seguenti processi: Fusione: il passaggio dallo stato solido a quello liquido. Si tratta di un processo endotermico, ossia è un fenomeno che avviene per acquisizione di calore, oppure per somministrazione di calore e/o diminuzione della pressione. La temperatura di fusione del ghiaccio è 0° C; Evaporazione: il passaggio dallo stato liquido a quello gassoso; nel ciclo dell’acqua avviene quando l’acqua dei mari, laghi e fiumi riscaldata dal sole evapora salendo verso il cielo. L'evaporazione avviene nell'intervallo di temperatura da 0 °C a 100 °C, escluso 100 °C. Congelamento: il passaggio dallo stato liquido a quello solido. L'acqua congela a 0 °C se si trova a pressione atmosferica, ma per pressioni maggiori il congelamento avviene a temperature più basse; Condensazione: il passaggio dallo stato gassoso a quello liquido; nel ciclo dell’acqua si realizza quando l’acqua che si trova in cielo si raffredda a causa delle temperature più basse e si trasforma in goccioline. Alla temperatura di 9,3 °C, l’aria si raffredda permettendo al vapore acqueo di iniziare a condensare, raggiungendo il cosiddetto “punto di rugiada”; Sublimazione: il passaggio dallo stato solido a quello gassoso, senza passare dallo stato liquido. Esso può avvenire quando la temperatura supera gli 0 °C per effetto del calore;

ci sono dei passaggi di stato a condizionare lo stato fisico di questa molecola?

adesso concentriamoci sulla molecola h o vera e propria:

Tutti sappiamo che la molecola dell’acqua è costituita da un atomo di ossigeno e due di idrogeno, nulla di straordinario a parte la forma a V, con il più grande atomo di ossigeno al vertice e i due piccoli atomi di idrogeno alle estremità opposte, separati tra loro da un angolo di 104,45°. All’interno della molecola gli atomi sono tenuti assieme dal legame covalente, che prevede la messa in comune degli elettroni presenti negli orbitali periferici. All’esterno la molecola d’acqua si presenta come un dipolo, infatti benché sia elettricamente neutra la forma a V da origine a due polarità distanziate tra loro: la carica “+” tra i due atomi di idrogeno e la carica “-“

La molecola dell’acqua

Ma c’è un’altra forza che attrae tra loro le molecole d’acqua, più intensa di quella dovuta all’interazione dei dipoli (ma minore del legame covalente altrimenti le molecole si dissocerebbero); si tratta del cosiddetto legame idrogeno (o ponte idrogeno), a cui vanno attribuite le eccezionali proprietà fisiche dell’acqua. Questo legame è dovuto alla presenza nella molecola degli atomi di idrogeno, che tendono a legarsi con gli atomi di ossigeno delle altre molecole vicine, con un’intensità esaltata dall’elevata elettronegatività dell’ossigeno, cioè dalla sua capacità di attrarre gli elettroni dei legami covalenti in cui è coinvolto, nello specifico l’idrogeno, che risulta con una parziale carica positiva e disponibile così al legame intermolecolare. Il legame idrogeno genera un’attrazione tra le molecole d’acqua con un’intensità che non ha eguali negli altri liquidi. Le molecole d’acqua possono formare quattro legami idrogeno con le loro vicine, per creare una struttura tetraedrica le cui facce sono triangoli equilateri. Questa configurazione si ripete in tutto il liquido fino a formare una sorta di reticolo tridimensionale mobile, elastico, con legami che si formano e si rompono di continuo, con una frequenza dell’ordine di 10-12 secondi.L’acqua non è quindi un semplice insieme di molecole tra loro dissociate, bensì una struttura legata, che come tale si comporta anche a livello macroscopico

Il legame idrogeno:

esperimenti e fisica:

È facile nella bella stagione osservare alcuni insetti che camminano sull’acqua di stagni, paludi e laghetti. Si tratta della simpatica idrometra dalle lunghe zampe e di vari gerridi, ma anche le comuni zanzare sono capaci di tanto. Se si osserva la superficie dell’acqua nel punto in cui è appoggiata la zampetta si osserverà che essa è leggermente incurvata in basso, così come un telo si piega quando vi si appoggia un oggetto. Questa proprietà dell’acqua è chiamata tensione superficiale e ha una sua spiegazione. TENSIONE SUPERFICIALE: COS'È? Una molecola d’acqua tende sempre a restare legata alle sue simili, ovvero si dice che le molecole d’acqua possiedono una notevole forza di coesione. Le molecole che si trovano in superficie però sono attratte solo dal basso e non dall’alto per cui i fisici dicono che la forza risultante di questa specie di "tiro alla fune" è diretta verso il basso. Accade così che questa forza si traduce in una tensione che resiste trattenendo in superficie corpi non troppo pesanti . È una specie di "pellicina" dell’acqua, la stessa che racchiude le gocce insomma. Se osservate cosa succede ad un rubinetto chiuso male potete notare che si forma una goccia che resta appena fino a che la gravità prevale e la fa cadere. Il “sacchetto” che contiene la goccia è formato da molecole d’acqua unite dalla tensione superficiale. Ed è la gravità a dare alla goccia la sua caratteristica forma, altrimenti per le gocce non vi sarebbe motivo per non essere sferiche. I corpi che si appoggiano su questa “pellicina” non lo fanno grazie alla spinta di Archimede perché il loro peso specifico è in realtà un po’ superiore a quello dell’acqua e di questo ci accorgeremo con l’esperimento della graffetta che sta a galla sulla tensione superficiale ma solo a patto che siamo bravi ad appoggiarla sulla superficie dell’acqua! In effetti è più corretto usare il termine “appoggiarsi” sull’acqua piuttosto che “galleggiare” sull’acqua. La tensione superficiale è però un problema quando si vuole fare il bucato, lavare le stoviglie o qualsiasi altro oggetto. Le molecole d’acqua infatti come si è detto amano alla follia le loro simili e per nulla molecole di sostanze diverse come ad esempio quelle dei grassi. E ciò che vogliamo lavare via dai panni o dalle stoviglie è spesso costituita proprio dai grassi tanto odiati dall’acqua. Che fare dunque? Ci vogliono i tensioattivi, ovvero sostanze attive contro la tensione superficiale, composti chimici in grado di convincere le molecole d’acqua a mollare un po’ la presa con le loro simili. Il termine tensioattivi lo trovate scritto su tutte le etichette di saponi, shampoo e detersivi vari. Sono molecole particolari con una estremità idrofila che si unisce alle molecole d’acqua e una lipofila che si unisce ai grassi (lipidi) della sporcizia. Abbassando le difese della tensione superficiale, permettono il contatto tra acqua e grassi e quando si risciacqua ecco che il serpentone dei tensioattivi se ne va con l’acqua e …i grassi attaccati alla coda!

tensione superficiale dell'acqua: