La chimica dell’acqua

Didascalia alternativa:

idrogeno non prevede la condivisione di elettroni, ma attrazioni elettrostatiche tra poli elettrici diversi, appartenenti a molecole diverse. Senza il legame a idrogeno, non ci sarebbe vita. H20 e H2S: sono diversi....... L'acqua ha un comportamento peculiare: proprietà fisiche Allo stato solido le molecole occupano posizioni geometriche molto precise, in un reticolo cristallino (impalcatura tridimensionale): le molecole dell'acqua sono rivolte l'una verso l'altra in modo che i legami a idrogeno siano tutti presenti e trattengano le molecole a una distanza ottimale. Invece, la disposizione delle molecole d'acqua allo stato liquido è molto disordinata pk molti legami a idrogeno non sono presenti, ma il numero di molecole nell'unità di volume è elevatissimo, simile con quello dei solidi. Per questo, liquidi e solidi sono incomprimibili. Però le molecole dei liquidi hanno un'elevata mobilità. Il ghiaccio è meno denso dell'acqua. La densità aumenta al diminuire della temperatura e un corpo passa dallo stato liquido al solido. La densità dell'acqua aumenta al diminuire della temperatura fino a 4°C. Avvicinandosi al punto di congelamento, però le molecole d'acqua si distanziano un po' l'una dall'altra: ogni 1 molecola può formare il massimo numero di legami a idrogeno (4)--> le molecole nel ghiaccio si trovano più distanti tra loro che nell'acqua allo stato liquido, dove i legami a idrogeno sono in numero minore e si rompono e si riformano continuamente. Quindi, l'acqua allo stato solido occupa un volume maggiore di quando è allo stato liquido e ha perciò una minore densità. La minore densità del ghiaccio gli permette di galleggiare sull'acqua liquida. Sennò, laghi e mari congelerebbero (no vita). dliquido>dsolido. Volume aumenta->densità diminuisce. L'acqua ha un elevato calore specifico Calore specifico: quantità di calore che dobbiamo somministrare a una massa di qualsiasi sostanza per farla aumentare di 1°C. Un kg di acqua, per aumentare di un grado la propria temperatura, deve assorbire 4,18 kj: calore specifico. Per passare da liquido a aeriforme tutti questi legami si devono spezzare, in modo da liberare tutte le molecole d'acqua l'una dall'altra. Questo fenomeno si verifica solo a una temperatura molto alta, quando le molecole acquisiscono sufficiente energia cinetica per svincolarsi reciprocamente. Le magie dell'acqua: la tensione superficiale: tendenza delle molecole della superficie a lasciarsi attrarre verso l'interno. Come si origina? Le molecole interne di un liquido sono attratte dalle altre molecole in tutte le direzioni; però, in superficie, le molecole sono attratte solo dalle molecole sottostanti e da quelle laterali. Pertanto, il liquido, tende ad assumere la forma che gli consente di avere la minor area superficiale: forma sferica. La tensione superficiale diminuisce all'aumentare della temperatura. Le magie dell'acqua: la capillarità: capacità dell'acqua di andare contro la forza di gravità. Tra le molecole di acqua c'è una forte coesione (attrazione reciproca) dovuta ai legami a idrogeno; la polarità delle molecole d'acqua determina una grande affinità chimica: molecole esterne, aderiranno al vetro, bagnandolo, adesione. Acqua dentro il tubicino: quelle interne, resisteranno alla risalita. In un tubicino sottile, dove sono più abbondanti le molecole d'acqua a contatto con il vetro rispetto a quelle interne, l'acqua risale molto di più; invece, in un tubicino più largo, sono più numerose le molecole interne e quindi l'altezza del liquido è minore. Superficie del liquido: non piana, ma forma emisferica: menisco, dovuto alla tensione superficiale; concavo se il liquido bagna il vetro (innalzamento capillare), sennò convesso (la risalita nel capillare è ostacolata dalla grande coesione tra le particelle). Fotosintesi clorofilliana. Il rifornimento d'acqua nei rami e nelle foglie delle piante avviene attraverso sottili vasi conduttori che portano l'acqua in alto. Anche nel suolo l'acqua è resa disponibile per le radici delle piante grazie ai fenomeni di capillarità, che ne permettono il trattenimento nei minuscoli spazi tra i granelli di terra. L'acqua ha un comportamento peculiare: proprietà chimiche Per formare una soluzione, cioè un miscuglio omogeneo di soluto (sostanza che viene disciolta) e solvente (sostanza che discioglie), devono rompersi tutti i legami tra le particelle di soluto e molti legami dei legami tra quelle di solvente. Per la sua struttura, l'acqua riesce a solubilizzare le sostanze ioniche (NaCl) e polari (HCI, zuccheri). L'azione delle molecole di acqua sui composti ionici ne indebolisce molto i 2 legami, che riesce a liberare gli ioni del reticolo cristallino: dissociazione ionica: separazione di ioni (composti che hanno già una carica). Avviene quando le molecole d'acqua indeboliscono molto i legami dei composti ionici a tal punto da riuscire a liberare gli ioni del reticolo cristallino. Quando le molecole d'acqua interagiscono con sostanze polari come HCI, riescono a rompere i legami covalenti polari presenti tra gli atomi della molecola di soluto: ionizzazione, causa la formazione di ioni. loni idrati o solvatati: circondati da molecole d'acqua. Soluzioni elettrolitiche: soluzioni in cui ci sono ioni come soluti e che conducono corrente elettrica. Elettroliti: sostanze in grado di liberare ioni in soluzione. Esempio di solubilizzazione. Lo zucchero si solubilizza pk le molecole d'acqua formano legami a idrogeno con i gruppi OH presenti nella molecola di saccarosio: il reticolo cristallino si sfalda, ma le molecole di saccarosio non vengono ionizzate. i solventi polari (acqua, alcol) solubilizzano composti polari (zucchero); i solventi non polari (benzina) sciolgono le sostanze formate da molecole non polari. Regola alla base della solubilità: il simile scioglie il simile. Le soluzioni acquose possono essere neutre, acide o basiche Acido: quando la ionizzazione di una sostanza rilascia 1 o più ioni H* (ioni idrogeno). Base: quando vengono liberati ioni OH (ioni idrossido) Gli acidi sono gli elettroliti che in acqua liberano ioni H*; le basi liberano ioni OH'. Nell'acqua pura le concentrazioni di ioni H* e ioni OH sono uguali, ma sciogliendo in acqua un acido, si forma una soluzione in cui la concentrazione degli ioni H* è maggiore: soluzione acida. Es.: succo di limone e aceto. Nelle soluzioni basiche la concentrazione degli ioni OH è maggiore. Soluzione neutra: le concentrazioni degli ioni H* e OH sono uguali. Acqua. Per indicare il grado di acidità di una soluzione acquosa si utilizza una scala convenzionale di valori numerici da 0 a 14: scala di pH: 3 se pH=7: soluzione neutra; se pH<7: soluzione acida; se pH>7: soluzione basica.