Per le sue proprietà poco attraenti proprietà organolettiche: liquido trasparente, incolore, inodore e insapore, l’acqua potrebbe essere considerata un qualcosa del tutto insignificante L’ACQUA è un composto straordinario

Leggendo una poesia tratta dal libro «La Chimica in versi» di A. Cavalieri L’idrogeno, se con l’ossigeno s’unisce, scoppia, ma mai più utile si vide coppia, chè da quel vincolo violento nasce il puro liquido che i campi pasce, il fresco nettare che, come sai, con arte impiegano gli osti e i lattai e a cui si debbano tante fortune: in altri termini l’acqua comune!

La vita come noi la conosciamo sarebbe impossibile senza queste proprietà. Tutti gli esseri viventi sono costituiti, infatti, almeno per il 75% di acqua. La proprietà dell’acqua così importanti per la vita dipendono direttamente dalla sua struttura. Unica sostanza insostituibile nell’alimentazione Resistiamo molto più a lungo senza mangiare che senza bere Oltre 500 milioni di persone ogni anno sono vittime di malattie trasmesse da acqua infetta e ogni 8 s un bambino muore di sete

L’acqua ha sempre affascinato gli scienziati di ogni epoca Per questo TALETE ( a.c. circa) affermava che tutta la materia fosse ACQUA e che fosse un ELEMENTO. …tra il 1784 e 1785 LAVOISIER dimostrò sperimentalmente che l’acqua conteneva idrogeno (dal greco: generatore di acqua) e ossigeno. …tra il 1784 e il 1785 LAVOISIER dimostrò sperimentalmente che l’acqua conteneva idrogeno (dal greco: generatore di acqua) e ossigeno.

STRUTTURA ELETTRONICA DEGLI ATOMI DI IDROGENO E OSSIGENO

- + IDROGENO 1 H IDROGENO 1,0079 N° protoni + neutroni N° protoni / elettroni All’ idrogeno manca un elettrone per completare il livello

OSSIGENO 8 O OSSIGENO 16 N° protoni + neutroni N° protoni / elettroni All’ ossigeno mancano due elettroni per completare il livello

ELETTRONE OSSIGENO IDROGENO FORMAZIONE DI UNA MOLECOLA DELL’ACQUA Mettendo in compartecipazione gli elettroni ognuno dei tre atomi completa il proprio livello elettronico Si forma un LEGAME COVALENTE Sperimentalmente si osserva che gli angoli di legame H – O – H sono a 105° tra loro. O H H 105 ° O H H Formula di struttura

+ - δ δ POLARITÀ DELL’ACQUA L’ossigeno, come tutti gli elementi della tavola periodica che si trovano a destra e in alto della tavola periodica tende ad attrarre su di sé gli elettroni del legame. Viceversa l’idrogeno ha tendenza a “cedere” gli elettroni del legame. Si dice che l’ossigeno è più elettronegativo dell’idrogeno. Quindi gli elettroni del legame tendono a trovarsi mediamente più vicini all’atomo di ossigeno che a quello di idrogeno. Ne risulta un’ineguale distribuzione di cariche Il legame viene detto COVALENTE POLARE

La molecola dell’ acqua si può considerare un “dipolo” con una parte parzialmente negativa (corrispondente alla zona dell’ossigeno) e una parzialmente positiva (corrispondente alla zona degli idrogeni). Nella scala di Pauling la differenza di elettronegatività fra H e O è 1,4 che corrisponde a un legame avente circa il 40% di carattere ionico δ+ δ- -

Per questo motivo l’atomo di idrogeno di una molecola di acqua è attratto mediante forze elettrostatiche dall’atomo di ossigeno di un’altra molecola di acqua. Questo legame debole è detto LEGAME A IDROGENO IL LEGAME A IDROGENO

Dimostriamo che l’acqua è una molecola polare

+ - Il filo d’acqua è verticale Facciamo scorrere dell’acqua da una buretta

Strofinando una bacchetta con un panno, questa si carica elettrostaticamente Avvicinandola alla buretta, si nota una deviazione del filo d’acqua verso la bacchetta La carica della bacchetta “induce” le molecole d’acqua a disporsi con la parte che ha carica di segno contrario. Si ha attrazione elettrostatica

CARATTERISTICHE DELL’ACQUA Le caratteristiche principali derivanti dalla polarità dell’acqua sono: Alto potere solvente per i sali Non scioglie i composti apolari Presenta il fenomeno della tensione superficiale Alto punto di fusione Alto punto di ebollizione Alto calore di vaporizzazione Acqua allo stato liquido Acqua allo stato solido Acqua allo stato gassoso L’acqua è uno dei pochi composti che alle temperature ordinarie presenti sulla Terra presenta contemporaneamente tutti e tre gli stati di aggregazione

Il cloruro di sodio è un cristallo ionico, formato da ioni Na+ e Cl- posti ai vertici di infiniti cubi. Milioni di atomi in fila sono visibili ad occhio nudo

Vediamo perché l’acqua scioglie i sali ionici o parzialmente ionici

Le molecole di acqua si dispongono attorno allo ione Na + con la parte negativa Gli ioni Cl- attraggono invece la parte positiva dell’acqua

Le molecole di acqua staccano gli ioni dal reticolo cristallino. Si ha la disgregazione del cristallo. Gli ioni singoli non sono visibili ad occhio nudo. I l sale si è SCIOLTO

Viceversa l’acqua non scioglie i composti non polari (come l’olio) perché non si stabiliscono queste forze attrattive - +

- Vi sono alcuni composti, come i saponi e alcuni grassi polari che hanno nella loro molecola zone idrofile (polari) e zone idrofobe (non polari). --

In acqua si dispongono in modo da esporre la parte idrofila, mentre le estremità idrofobiche tendono ad evitare il contatto con l’acqua. Questi aggregati si chiamano MICELLE - +

La tendenza dell’acqua a formare micelle con i lipidi polari è importante nella formazione delle membrane biologiche. Le micelle sono state probabilmente il primo tentativo di organizzazione cellulare nei mari poco profondi, (ricchi di materiale organico), nei quali si pensa si sia originata la vita. - +

IL CALORE SPECIFICO DELL’ACQUA A causa dei legami a idrogeno le molecole d’acqua sono più strettamente legate fra loro rispetto ad altri liquidi Quindi serve molta energia per far innalzare la temperatura dell’acqua e per farla evaporare

37 °C 36 °C Quando si suda l’acqua presente nei tessuti umani evapora facendo abbassare la temperatura corporea. Questo meccanismo si chiama TERMOREGOLAZIONE. Si dice, allora che l’acqua ha un alto CALORE SPECIFICO (540 Kcal/Kg)

LA PROPRIETÀ DEL GHIACCIO Il ghiaccio ha un importante proprietà fisica: allo stato solido è meno denso dell’acqua. Infatti, alla temperatura di 0 °C si ha: densità ghiaccio = 0,9168 g/cm 3 densità acqua liquida =0,9998 g/cm 3

LA STRUTTURA CRISTALLINA DEL GHIACCIO Nel ghiaccio, le molecole di acqua, si dispongono ai vertici di esagoni regolari interagendo mediante legami a idrogeno Questa conformazione è tale che vi siano delle regioni vuote che diminuiscono l’impaccamento delle molecole rispetto all’acqua liquida Questo spiega il motivo per cui il ghiaccio galleggia sull'acqua.

Il ghiaccio, rimanendo in superficie, protegge da un ulteriore abbassamento della temperatura gli strati d’acqua sottostanti. Al di sotto dello strato ghiacciato, infatti, la temperatura rimane superiore allo zero, consentendo la vita dei pesci e di tutti gli altri organismi della comunità acquatica. Se il ghiaccio fosse stato più pesante dell’acqua, si ghiaccerebbe tutta l’acqua del mare, ad eccezione di un piccolo strato superficiale.

* Possiamo facilmente osservare le forze di coesione dell’acqua osservando una goccia di rugiada o un insetto che cammina sull’acqua * Questo si verifica perché a causa delle forze di coesione che tengono unite le molecole di acqua * Tuttavia le molecole di acqua presenti in superficie non sono tutte circondate da molecole di acqua ma le hanno solo sotto e questo genera una forza centripeta detta tensione superficiale * Questa tensione fa si che le gocce d’acqua tendano ad assumere una forma sfericaforma sferica

Ed inoltre… Tutte le reazioni chimiche del nostro metabolismo avvengono in acqua Il mezzo liquido favorisce l’interazione delle molecole perché facilita gli urti “efficaci”… SENZA L’ACQUA NON CI SAREBBE VITA

Ed infine… L’acqua è il composto più utile in agricoltura e più usato nell’industria Consumo di acqua in agricoltura Consumo di acqua in industria 10 uova1250L q di grano L 1q di riso L 1 lattina di alluminio120 L 1 risma di carta4000L 1Kg di antibiotico L