Acqua: Tutto ciò che hai sempre desiderato sapere e non hai mai osato chiedere

L’Acqua ricopre, in forma liquida, solida o gassosa, più del 70% della superficie del Globo Terrestre, è il maggior elemento, in percentuale, presente in molta frutta o verdura, compone il corpo umano per l’80%, in età infantile, per poi ridursi a circa il 50% nella terza età.

Il colore azzurro che il nostro pianeta mostra quando viene osservato dallo spazio, è dovuto alla presenza dell’acqua degli oceani che ricoprono gran parte della sua superficie. L’acqua è un costituente fondamentale della Terra; oltre a fornire un habitat per un’infinità di specie animali e vegetali, è di primaria importanza per tutti i processi biologici, agricoli e industriali. Inoltre acqua e anidride carbonica sono le sostanze che alimentano la fotosintesi clorofilliana, ovvero il meccanismo che sta alla base della vita delle piante e quindi, in maniera indiretta, anche del mondo animale, uomo compreso.

Pare che la vita sia nata proprio

nell’acqua primordiale che ricopriva, quasi interamente, il nostro pianeta. Infatti il pH neutro di alcune zone marine, circa 4 miliardi di anni fa, ha favorito l’apparizione di antenati degli attuali batteri: organismi unicellulari molto semplici e primitivi, in grado, però, di svolgere le attività fondamentali attribuite agli esseri viventi, cioè nutrirsi e riprodursi.

L’uomo, sin da tempi antichissimi, ha sempre riconosciuto l’importanza dell’Acqua, identificandola come uno dei principali elementi costitutivi l’Universo e attribuendole un profondo valore simbolico, riscontrabile nelle principali religioni.

Adesso è naturale chiedersi…ma da dove è nata l’acqua sul pianeta?

Le teorie classiche assumono un’origine interna, cioè endogena, dell’acqua sul nostro pianeta. Secondo queste ipotesi il raffreddamento del nostro pianeta causò la condensazione dell’acqua atmosferica che precipitò al suolo assieme all’anidride carbonica. La prima diede origine agli oceani mentre la seconda contribuì alla formazione di rocce carbonate (calcare e marmo) impedendo la creazione di un effetto serra incontrollato.

Secondo teorie molto più recenti, una percentuale più o meno elevata dell’acqua presente negli oceani potrebbe avere un’origine esogena, cioè potrebbe essere arrivata dai granuli di polveri insterstellare, molto ricchi di acqua, e dalle comete presenti nello spazio.

Oggi noi sappiamo che i nuclei delle comete sono ricchissimi di acqua, alcune possono contenerne migliaia di miliardi di tonnellate. Basterebbero quindi 14.000 impatti con altrettante comete per portare sulla Terra metà dell’acqua presente negli oceani.

Non tutti concordano con queste teorie poiché è stato osservato che la composizione dell’acqua presente nel nucleo delle comete è diversa da quella dell’acqua presente negli oceani terrestri.

Al contrario, a sostegno dell’ipotesi esogena, sono stati apportati i dati raccolti dal Satellite Artificiale Polar, che ha scoperto che piccoli corpi ghiacciati, con masse comprese fra 20 e 40 tonnellate, attraversano continuamente l’atmosfera terrestre dove si disintegrano ad altezze comprese fra 26.000 e 8.000 chilometri riversando in atmosfera enormi nubi di vapore d’acqua che cadrebbero sulla Terra sotto forma di pioggia. Gli impatti di questo tipo sono milioni ogni anno e, secondo alcuni geologi, quest’acqua che proviene continuamente dallo spazio potrebbe compensare quella che affonda nel mantello terrestre e che non riesce a ritornare in superficie attraverso i vulcani.

Passiamo a qualche curiosità tecnica…

L’Acqua è un composto chimico, di formula molecolare H₂O, in cui 2 atomi di Idrogeno (H) sono legati covalentemente   ad 1 atomo di Ossigeno (O). In condizioni di temperatura e pressione normali si presenta come un liquido incolore ed insapore. La sua forma gassosa è detta Vapore Acqueo, mentre quella solita, raggiunta quando la temperatura è uguale o inferiore alla temperatura di congelamento, è chiamata Ghiaccio.

L’Acqua è un ottimo solvente: le acque naturali contengono moltissime altre sostanze disciolte,  per questo motivo che con il termine "acqua" si intende comunemente sia il composto chimico puro di formula H₂O, sia la miscela liquida formata con altre sostanze disciolte al suo interno.

Perché l’acqua è liquida?

La risposta è da cercarsi nelle proprietà del legame a idrogeno.

L’Idrogeno, poco elettronegativo, legandosi con l’ossigeno, molto più elettronegativo del primo, riesce a localizzare meglio le cariche favorendo il ponte ad idrogeno tra le varie molecole d'acqua che rendono il legame ad idrogeno, solitamente molto debole,  un legame molto più energico, che comporta una minore volatilità della molecola.

L’Acqua congela al raggiungimento di 0°C (273,15°K) e, insieme al Gallio, Bismuto e Antimonio, è una delle pochissime sostanze in cui il processo di solidificazione avviene con un aumento di volume specifico. Questo spiega perché perché è sconsigliato lasciar le bottiglie di birra nel surgelatore: L’aumento di volume ne provoca la rottura!!! Stessa cosa non accade alle bottiglie con superalcolici, in quante l’alcol ghiaccia a temperature ben inferiori di quelle dell’acqua, impedendo la completa rottura del contenitore.

L’Acqua bolle a circa 100°C (373,15°K) in condizioni di pressione “normali” (1 atm)

L’acqua bolle prima al mare o in montagna?

L'ebollizione si verifica quando la tensione di vapore del liquido eguaglia la pressione atmosferica e siccome in montagna la colonna d’aria che interessa il fenomeno è minore di quella che si avrebbe al mare, l’acqua bollirà a temperature minori, raggiungibili in minor tempo e quindi prima!

Se metto il sale in acqua, questa bollirà prima o dopo?

La presenza di soluto (sale in questo caso) causa una diminuzione della tensione di vapore, modificandone le proprietà colligative, ovvero quelle proprietà che dipendono dal numero di particelle presenti in soluzione e non dalla loro natura.

Per la legge di Raoult, la tensione di vapore di una soluzione ideale è pari alla somma delle tensioni di vapore dei componenti, ciascuna moltiplicata per la rispettiva frazione molare nella fase liquida.

Quindi avremo un innalzamento Ebulloscopico e un abbassamento Crioscopico, ovvero un innalzamento del punto di ebollizione ed un abbassamento del punto di congelamento. Questo spiega perché, in inverno, si sparge il sale sulle strade ghiacciate. L’Abbassamento Crioscopico fa sì che la nuova soluzione acqua-sale ghiacci a minori temperature, sciogliendo dunque il ghiaccio.

L’Acqua conduce elettricità?

Ionizzazine e Dissociazione

Al contrario di ciò che comunemente si pensa, l’acqua pura non conduce elettricità, ma sono le sostanze in essa disciolte a renderla un ottimo conduttore.

L’acqua è un ottimo solvente e tantissime sostanze in soluzione acquosa si ionizzano o dissociano, ovvero si scindono in ioni positivi e negativi, veri protagonisti del trasferimento di corrente in quanto la conduttività, in una soluzione, è proporzionale dalla densità di ioni presenti.

Una soluzione di acqua e zucchero, ad esempio, non sarà affatto un buon conduttore, in quanto lo zucchero, solido molecolare, non si scinde in ioni ma si scioglie per solvatazione, un particolare fenomeno grazie al quale le particelle di solvente circondano quelle di soluto, dopo averne rotto i legami molecolari,  favorendone la dispersione. Un buon conduttore si avrà con una soluzione di acqua ed acido acetico (CH₃COOH) ed uno ancora migliore con una soluzione di acqua e sale da cucina (NaCl). Queste sostanze vengono chiamati elettroliti e si dividono in deboli o forti a seconda della loro capacità di liberare ioni carichi, veri conduttori di corrente elettrica. L’acqua naturale, in pratica quella che arriva ai nostri rubinetti, contiene numerose sostanze disciolte, fra cui molti Sali, dunque è un ottimo conduttore, ma distillandola riusciremo a privarla di questa eccezionale qualità.

In definitiva, l’Acqua, è la più importante risorsa presente nel Pianeta, ciò che ha permesso la vita e l’evolversi della specie, elemento versatile e fondamentale per qualsiasi attività umana, non sprechiamola e non diamo per scontato la sua presenza in eterno.

Rispettandola, rispetteremo noi stessi.