Master in Didattica della Scienza Acqua Mariano Venanzi venanzi@uniroma2.it

Il contesto interdisciplinare L’acqua come risorsa Il contesto interdisciplinare Storico-geografico: Insediamenti umani e corsi d’acqua Ricerca: Gli acquedotti romani

2. Economico: L’oro blu del 2000. Ricerca: Il consumo di acqua nei paesi industrializzati

Consumi di acqua in Italia

3. Ecologia ed educazione ambientale: - Il ciclo dell’acqua - Le variazioni climatiche - Il risparmio dell’acqua Ricerca: La desertificazione in Italia

La forma dell'acqua Totale: 1.5 miliardi di km3 97% mari e oceani 2.2% ghiacciai e calotte polari

Ecosistemi MARI e OCEANI LAGHI E FIUMI GHIACCIAI FALDE PALUDI

Il ciclo dell'Acqua

quanta acqua usano mediamente gli italiani..... per fare un bagno in vasca mediamente fra i 120 e i 160 litri di acqua per fare una doccia di 5 minuti dai 75 ai 90 litri per una doccia di 3 minuti dai 35 ai 50 litri ogni volta che tiriamo lo sciacquone 9-16 litri ogni volta che ci laviamo le mani 1,4 litri per lavarsi i denti lasciando scorrere l’acqua 30 litri per lavarsi i denti senza lasciar scorrere l’acqua 2 litri per bere e cucinare circa 6 litri al giorno a persona per lavare i piatti a mano 20 litri per un carico di lavastoviglie 30-40 litri per un carico di lavatrice 80-170 litri per lavare l’auto (utilizzando un tubo di gomma) 800 litri per un rubinetto che gocciola 5 litri al giorno

4. Biologia: L’acqua nel metabolismo umano Il corpo umano è composto del 70% di acqua, di questa il 70% è contenuto nelle cellule, il 30% è extracellulare.

La molecola acqua 0.96Å H 1s H 1s O 1s22s22p2

Una molecola simmetrica in vibrazione 1000 cm-1 = 3·1013 vibrazioni al secondo

La molecola d'acqua è polare =1.8 Debye 1 Debye = 1 ues·Å e = 4.8 ues 1Å=10-8 cm

Energia di legame idrogeno: Il legame aIdrogeno Energia di legame idrogeno: 5 kcal per mole

Il diagramma di fase dell'acqua

L'acqua come liquido La polarità dell’acqua e le interazioni di legame idrogeno fanno sì che l’acqua sia liquida a temperatura ambiente a pressione atmosferica.

Proprietà dell'acqua liquida elevata densità (massimo di densità a 4°C) elevata capacità termica Legami idrogeno si formano e rompono in qualche ps (10-12 s) Elevate temperature di fusione e di ebollizione: Molecola P.M. Tf(°C) Teb(°C) NH3 17 -77.8 -33.5 H2O 18 100 H2S 34 -85.6 -60

calore di vaporizzazione 0.99987 g/ml a 0°C 1.00000 g/ml a 4°C 0.99707 g/ml a 25°C Densità Calore di fusione 1.44 kcal/mole 10.52 kcal/mole calore di vaporizzazione Ghiaccio: 0.5 cal/gr·grado a -3°C Liquido: 1 cal/gr·grado a 14.5°C Vapore: 0.44 cal/gr·grado a 100°C calore specifico

L'acqua come solido

cristalli d'acqua

L'acqua come solvente L’acqua forma strati di solvatazione intorno agli ioni.

La chimica dell'acqua In soluzione l’acqua autodissocia dando luogo all’equilibrio:

Le concentrazioni dei chimici Molarità = numero di moli per litro di soluzione Mole = quantità di sostanza che contiene 6.023·1023 particelle NA, Numero di Avogadro Peso Molecolare = il peso di una mole di sostanza

Atomi, molecole, pesi molecolari

Il pH è una misura logaritmica di concentrazione! 1 8 1·10-8 0.1 9 1·10-9 2 0.01 10 1·10-10 3 0.001 11 1·10-11 4 0.0001 12 1·10-12 5 0.00001 13 1·10-13 6 1·10-6 14 1·10-14

Determinare il pH di.... acqua di rubinetto acqua piovana acqua minerale naturale acqua minerale gassata coca-cola vino aceto saponi shampoo limone latte bicarbonato di sodio aspirina

Capillarità

Tensione superficiale

Bagnabilità

Inquinamento delle acque Inquinamento batterico Scarichi civili Aziende ospedaliere Inquinamento industriale metalli pesanti (piombo, manganese, mercurio, cromo) eutrofizzazione: proliferazione eccessiva di alghe per la presenza di fertilizzanti a base di fosfati Ricerca: potabilizzazione delle acque Si suggerisce visita agli impianti ACEA

L'acqua che beviamo Gas: Ossigeno, azoto, anidride carbonica Ioni: litio, sodio, potassio, calcio, magnesio, ferro, alluminio Anioni: solfato, bicarbonato, cloruro Criteri di potabilità: incolore, inodore batteriologicamente pura contenuto in sali (residuo fisso): 0.5-1.5 grammi priva di inquinanti: nitriti, mercurio, piombo, cromo

LEVISSIMA ULIVETO pH 7.8 6.2 Conducibilità elettrica 119 S/cm 1175 S/cm Residuo fisso 78.2 mg/L 860 mg/L Bicarbonati 56.5 mg/L 650 mg/L Calcio 20.8 mg/L 169 mg/L Sodio 1.8 mg/L 87 mg/L Magnesio 1.7 mg/L 32.8 mg/L Potassio 8.1 mg/L CO2 2.1 mg/L 1265 mg/L

Sola, ma non troppo..... Sodio in acqua Lete: 4.9 mg/L Poiché il peso di una mole di sodio è 23 grammi, in 1 litro di acqua Lete ci sono 2.13·10-4 moli di sodio. Poichè 1 mole è composta di 6.022·1023 particelle, in 1 litro di acqua Lete ci sono: 1.28·1020 particelle di sodio Cioè: 128 miliardi di miliardi di particelle di sodio!

L'acqua nel web http://www.giangukai.org/italia/ Giangukai è un progetto annuale (settembre 2006 - settembre 2007) che coinvolge 55 classi delle scuole primarie italiane in gemellaggi on line per favorire l’educazione allo sviluppo sostenibile e l’uso più responsabile della risorsa acqua. http://scuole.rimini.com/dd3rimini/index.htm

The mistery, art and science of water http://witcombe.sbc.edu/water/ The mistery, art and science of water a multi-disciplinary examination of the nature, properties, place, significance, importance, and role of WATER in the life and culture of this planet WATER in WESTERN RELIGIONS WATER in CLASSICAL CHINESE RELIGION   WOMEN and WATER   WATER in ART   ANTHROPOLOGIES of WATER   The CHEMISTRY of WATER   BIOLOGY and WATER   WATER in HISTORY   MUSIC and WATER   The PHYSICS of WATER in the UNIVERSE   The PHYSICS of WATER on EARTH   LITERATURE and WATER   WATER and DANCE   WATER in FILM   WATER and the FLOODING RIVER   WATER in the WORLD TODAY

Water structure and properties http://www.lsbu.ac.uk/water/ Water structure and properties Preface The water molecule Sixty-three anomalies of water Water clustering in liquid water Hydration Water and life Water and health Frequently asked questions concerning liquid water Water-related material Homeopathy, including a working hypothesis Book reviews References Visitor's Book Water related links