RICERCA DI CHIMICA albani iannizzi

ANALISI DELL’ACQUA CARATTERISTICHE CHIMICHE: La molecola d’acqua è formata da due atomi di idrogeno e un atomo di ossigeno; ogni atomo di idrogeno condivide una coppia di elettroni con l’atomo di ossigeno formando un legame covalente. Ossigeno e idrogeno hanno una diversa elettronegatività ovvero hanno una tendenza diversa ad attrarre gli elettroni. La condivisione ineguale degli elettroni di legame genererà un legame covalente polare e l’atomo di ossigeno prende carica negativa mentre l’atomo di idrogeno prende carica positiva. Di seguito l’acqua possiede una caratteristica forma a V e risulta una molecola polare. Quando gli atomi di idrogeno hanno carica positiva interagiscono con gli atomi di ossigeno con carica negative delle molecole vicine; da una interazione tra molecole nasce un particolare tipo di legame debole detto legame idrogeno. PROPRIETA’ DI INTERESSE BIOLOGICO: I legami idrogeno tra le molecole d’acqua allo stato liquido si spezzano, qualche miliardesimo di secondo dopo essersi formati. Quindi la tendenza delle molecole a restare unite si chiama coesione. Questa caratteristica è assai importante per gli esseri viventi, infatti le interazioni tra le molecole d’acqua e le molecole della parete cellulare delle nervature viene detta adesione. Una forza connessa alla coesione è la tensione superficiale ossia una misura della resistenza che si incontra nel deformare o rompere la superficie di liquido. A causa dei legami di idrogeno l’acqua manifesta un’alta capacità di resistenza alle variazioni di temperatura. Per fare aumentare o diminuire anche di un solo grado la temperatura di una massa occorre fornire o sottrarre una quantità di calore. Pertanto i mari e i laghi che coprono gran parte del pianeta svolgono un’importanza azione mitigatrice sul clima. Questo elevato calore specifico dell’acqua è fondamentale per gli organismi.

INQUINAMENTO DELLE ACQUE Sulla Terra sono presenti circa un miliardo e mezzo di metri cubi di acqua. Abitualmente si considera l'acqua un bene illimitato, suddiviso in due sole varietà, dolce e salata.  In realtà le acque si possono distinguere in base ad altre caratteristiche: di tipo fisico; di tipo chimico; di tipo biologico Inquinare l'acqua significa proprio modificarne le caratteristiche in modo tale da renderla inadatta allo scopo a cui è destinata. Ci sono diversi tipi di inquinamento dell’acqua: civile: deriva dagli scarichi delle città. industriale: formato da sostanze diverse che dipendono dalla produzione industriale; agricolo: legato all'uso eccessivo e scorretto di fertilizzanti e pesticidi. Alcune sostanze chimiche presenti nell'acqua sono particolarmente pericolose per la salute dell'uomo e per la sopravvivenza di numerose specie viventi. Gli scarichi industriali contengono una grande quantità di inquinanti e la loro composizione varia a secondo del tipo di processo produttivo. Il loro impatto sull'ambiente è complesso: spesso le sostanze tossiche contenute in questi scarichi rinforzano reciprocamente i propri effetti dannosi e quindi il danno complessivo risulta maggiore della somma dei singoli effetti. I fertilizzanti chimici usati in agricoltura e i liquami prodotti dagli allevamenti sono ricchi di sostanze organiche che, dilavate dalla pioggia, vanno a riversarsi nelle falde acquifere o nei corpi idrici superficiali. A queste sostanze si aggiungono spesso detriti più o meno grossi, che si depositano sul fondo dei bacini.

EUTROFIZZAZIONE (INQUINAMENTO) il termine eutrofizzazione indica una condizione di ricchezza di sostanze nutritive in un dato ambiente, in particolare una sovrabbondanza di nitrati e fosfati in un ambiente acquatico. Il termine viene correntemente usato anche per indicare l'eccessivo accrescimento degli organismi vegetali, che si ha per effetto della presenza nell'ecosistema acquatico di dosi troppo elevate di sostanze nutritive come azoto, fosforo o zolfo, provenienti da fonti naturali o antropiche come i fertilizzanti, alcuni tipi di detersivi, le acque reflue di origine domestica o industriale. L'accumulo di elementi come l'azoto e il fosforo causa la proliferazione di alghe microscopiche che, a loro volta, non essendo smaltite dai consumatori primari, determinano una maggiore attività batterica; aumenta così il consumo globale di ossigeno, e la mancanza di quest'ultimo provoca alla lunga la morte dei pesci. Negli ambienti acquatici si nota un notevole sviluppo della vegetazione e del fitoplancton. Il loro aumento numerico presso la superficie dello specchio d'acqua comporta una limitazione degli scambi gassosi e quindi anche del passaggio in soluzione dell'ossigeno atmosferico. Inoltre, quando le alghe muoiono, vi è una conseguente forte diminuzione di ossigeno a causa della loro decomposizione ed i processi di putrefazione e fermentazione associati liberano grandi quantità di ammoniaca, metano e acido solfidrico, rendendo l'ambiente inospitale anche per altre forme di vita. Per contrastare l'eutrofizzazione sono necessari riduzioni dei fertilizzanti in agricoltura, depurazione degli scarichi civili ed industriali, trattamento delle acque di scolo delle colture tramite agenti sequestranti ed impianti. Si ritiene che il riscaldamento globale contribuirà a peggiorare il fenomeno dell'eutrofizzazione.

PIOGGIE ACIDE (INQUINAMENTO) Per piogge acide si intende la caduta di materiali corrosivi sul terreno. Si parla di piogge acide perché l’ acqua cattura queste sostanze dannose e le scarica sotto forma di precipitazioni. Queste piogge costituiscono un grave problema di inquinamento ambientale perché, quando si posano sul terreno, alterano gli ecosistemi e creano danni alla vita degli esseri viventi. Le conseguenze delle piogge acide le troviamo nell’ atmosfera, idrosfera litosfera e biosfera. E’ solo da circa una ventina d’anni che l’ umanità si sta accorgendo delle sue conseguenze. Questo fenomeno fa si che negli organismi diminuisce il loro grado di acidità (il pH) provocandogli problemi abbastanza seri. Per quanto riguarda i  terreni che hanno assorbito le piogge acide è difficile che possa ricrescere la vegetazione, se crescono, nascono malate. In più queste piogge, essendo corrosive, danneggiano i monumenti perché la calcite di cui sono fatti reagisce a contatto con il biossido di zolfo. A livello tecnico in molte centrali a carbone è stato messo in atto il procedimento di desolforazione dei gas di scarico. Tale metodo consente di rimuovere i gas contenenti zolfo dalle emissioni delle centrali. Riguardo alle obsolete stazioni elettriche a carbone, si stima che l'FGD rimuoverà il 95% o più di SO2 a livello fluviale.

DUREZZA DELL’ACQUA Per durezza dell'acqua si intende un valore che esprime il contenuto totale di ioni di calcio e magnesio oltre che di eventuali metalli pesanti presenti nell'acqua. Generalmente con questo termine si intende riferirsi alla durezza totale; la durezza totale è la somma della durezza permanente di un’acqua che è dovuta a sali che non si alterano con l’ebollizione e restano in soluzione; e dalla durezza temporanea che è dovuta ai sali idrogenocarbonati di calcio e magnesio, questi sali possono essere eliminati mediante ebollizione dell’acqua; durante la quale perdono CO2 e danno luogo alle precipitazioni di carbonati poco solubili: esempio: Ca(HCO3)2 →→ CaCO3 (s) + CO2 (g) + H2O (l) I sali della durezza sono solitamente presenti nell'acqua come solfati, cloruri, nitrati, carbonati o idrogenocarbonati, che generalmente sono solubili ma per riscaldamento o per evaporazione precipitano formando incrostazioni di calcare o di altro genere. Un'acqua dura influisce negativamente sui processi di lavaggio: infatti le molecole che costituiscono il detergente si combinano con gli ioni calcio, formando composti insolubili che, oltre a far aumentare il quantitativo di detergente necessario, si depositano nelle fibre dei tessuti facendole infeltrire. Inoltre la presenza di sostanze incrostanti è dannosa per gli impianti industriali. Per questo sono spesso utilizzate tecniche di addolcimento, ovvero di rimozione dei sali di calcio e magnesio. La durezza viene generalmente espressa in gradi francesi, dove un grado rappresenta 10 mg di carbonato di calcio (CaCO3) per litro di acqua. Alternativamente è possibile esprimere il risultato come millimoli di carbonato di calcio per litro di acqua. La misura della durezza viene fatta in modo preciso titolando il campione di acqua con una soluzione di acido etilendiamminotetraacetico (EDTA) a concentrazione esattamente nota in presenza di nero eriocromo T un indicatore che forma un complesso di colore rosa con gli ioni di calcio e magnesio. È possibile discriminare la durezza calcica dalla durezza magnesiaca precipitando il magnesio a pH > 12 e procedendo alla normale titolazione usando come indicatore la muresside. Sottraendo dalla durezza totale la durezza calcica, si ottiene la durezza magnesiaca.