Le straordinarie proprieta’ dell’acqua

Le  straordinarie proprieta' dell'acqua

Introduzione:L’acqua e’ il componente principale del corpo umano e di tutti gli organismi viventi. Ci deve essere una ragione.

Cose da fare: Si tratta di una serie di animazioni che in una diecina di pagine presenta le principali proprieta’ chimiche dell’acqua e delle soluzioni acquose. Cliccando  sui piccoli triangoli gialli in basso a sinistra , potete andare avanti o indietro.

Cosa succede:L’acqua, come tutti sanno dalla formula H2O , e’ formata da  2 atomi di idrogeno e uno di ossigeno.  Il legame tra gli atomi avviene condividendo 2 elettroni e in questo modo sia l’idrogeno che l’ossigeno completano la loro orbita piu’ esterna con 2 elettroni per l’drogeno e 8 elettroni per l’ossigeno. Questo e’ quello che si chiama un legame covalente. Ma non e’ questo che da all’acqua le sue proprieta’; invece e’ la disposizione spaziale degli atomi. Come vedete nell’animazione, i due atomi di idrogeno si dispongono su due dei quattro vertici di un tetraedro.  In questo modo la molecola risulta leggermente polarizzata (perche’ la carica elettrica non si annulla completamente) . La molecola presenta una carica positiva nei due vertici occupati e una negativa in quelli vuoti. Questa carica fa si che le molecole tendano ad unirsi tra loro a queste estremita’. A temperature alte questi legami si creano e si rompono in continuazione, ma al raffreddarsi dell’acqua il legame idrogeno (questo e’ il nome del legame molecolare) prende il sopravvento e si crea una struttura cristallina (il ghiaccio). La cosa interessante e’ che la distanza tra le molecole nel ghiaccio invece di diminuire, aumenta. Cosi’ diminuisce la densita’ e il ghiaccio galleggia sull’acqua.

Quindi l’acqua liquida e’ in effetti un aggregato formato da moltissime molecole con legami che si fanno e disfanno in continuazione. Tutto questo e’ dovuto al legame idrogeno che rende anche l’acqua un ottimo solvente, tanto che e’ impossibile trovare in natura acqua pura.  Ad esempio il sale NaCl si scinde nei due ioni, ed ognuno di questi si collega alla struttura macromolecolare dell’acqua. Ma per questi ioni esterni che si sciolgono nell’acqua si ha un effetto aggiuntivo descritto dalle animazioni. L’acqua pura contiene una percentuale molto bassa di coppie di ioni formatesi nella reazione:

2H2O \leftrightarrows H3O+ + OH-

In queste condizioni si un pH di 7  e l’acqua e’ neutra (numero di ioni idrossido OHuguali al numero  di ioni idrogeno H+ (o H3O+) . Ma quando si sciolgono altre sostanze l’equilibrio viene alterato e l’acqua diventa acida (maggiore concentrazione di ioni idrogeno) o basica (maggiore concentrazione di ioni idrossido). Il pH va da 0 (massimo di acidita’) a 14 (massimo di alcalinita’). Nell’ultima animazione potete usare un cursore per vedere quali sostanze corrispondono al valore di ogni pH, nonche’ il numero di ioni corrispondenti.

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Altri applet di fisica atomica

Il materiale ha come indirizzo http://www.johnkyrk.com/H2O.html e fa parte della raccolta Cell Biology Animation .

Il suo autore e’ John Kyrk.

Titolo in inglese: Water .

Ricerca di pagine che hanno link a questo materiale .

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