L’Acqua della Terra
L’Acqua è composta da due atomi di idrogeno e un atomo di ossigeno.
Sia l’idrogeno che l’ossigeno possono presentarsi in forme diverse, cioè come isotopi diversi.
Cos’è l’isotopo?
L’isotopo di un elemento ha sempre lo stesso numero di protoni, ma ha un diverso numero di neutroni.
Gli isotopi dell’acqua possono dare acqua di pesi diversi: l’acqua più leggera è quella che pesa 18 gr per mole (16 +2) e rappresenta la stragrande maggioranza dell’acqua. Esiste poi un’acqua più pesante data soprattutto dalla diversa presenza degli isotopi dell’ossigeno.
L’idrogeno
Il 90% della massa visibile dell’universo è idrogeno, anzi è una molecola di due atomi: H2.
Gli isotopi dell’idrogeno
Gli isotopi dell’idrogeno sono atomi con un solo protone.
Esistono tre tipi di isotopi dell’idrogeno: con 0, 1 o 2 neutroni.
L’isotopo con un protone e zero neutroni si chiama idrogeno.
L’isotopo con un protone e un neutrone si chiama deuterio.
L’isotopo con un protone e due neutroni si chiama trizio.
L’ isotopo idrogeno ha massa 1
In natura l’idrogeno rappresenta il 99,985% degli isotopi composti da un solo protone.
L’ isotopo deuterio ha massa 2
Il deuterio rappresenta solo lo 0,0156% degli isotopi composti da un protone (156 ppm), invece dal punto di vista della massa lo 0,03%, perché il deuterio ha massa doppia dell’idrogeno.
Il deuterio è un atomo molto stabile.
L’ isotopo trizio ha massa 3
In natura di trizio ce n’è infinitamente di meno, perché instabile.
In natura il trizio rappresenta solo lo 1,8 x 10 alla 11 meno ppm.
Il trizio si trova nell’atmosfera, perché prodotto dalla collisione dei raggi cosmici con l’azoto nell’alta atmosfera.
Tracce di trizio le troviamo nell’acqua piovana.
Il trizio è radioattivo e quindi instabile.
La sua emivita è di 12 anni.
In questo periodo decade emettendo elettroni per formare elio.
Gli isotopi dell’ossigeno
Gli isotopi dell’ossigeno sono atomi con otto protoni.
Esistono tre tipi di isotopi dell’ossigeno con 8, 9 o 10 neutroni.
I tre tipi di isotopi dell’ossigeno hanno massa 16, 17 e 18 (neutroni + protoni).
Esistono poi altri dieci isotopi radioattivi che hanno una vita brevissima, che però qui non trattiamo.
Gli isotopi dell’ossigeno con massa 16
Gli isotopi dell’ossigeno con massa 16 (8 protoni e 8 neutroni) rappresentano in natura lo 99,762% dell’ossigeno totale.
Gli isotopi dell’ossigeno con massa 17
Gli isotopi dell’ossigeno con massa 17 (8 protoni e 9 neutroni) rappresentano in natura lo 0,038% dell’ossigeno totale.
Gli isotopi dell’ossigeno con massa 18
Gli isotopi dell’ossigeno con massa 18 (8 protoni e 10 neutroni) rappresentano in natura lo 0,1% dell’ossigeno totale.
Il rapporto tra isotopi dell’ossigeno con massa 18 e 16 negli oceani
Il rapporto tra O con massa 18 ed O ossigeno con massa 16 dipende dalla temperatura delle acque oceaniche.
Infatti più la temperatura è alta, più l’acqua evapora.
Nell’evaporazione si libera come gas prima l’acqua con ossigeno leggero cioè con massa 16 e poi quello pesante con massa 18.
Nei cieli, nelle nuvole, nella pioggia l’acqua è pressoché priva di ossigeno pesante 18.
Quindi le precipitazioni sono composte solo da acqua leggera con ossigeno 16.
Nell’artico e antartico la neve che resta in loco, non si disperde negli oceani, per cui nel tempo il ghiaccio polare è quasi interamente leggero.
Diversamente all’equatore: man mano che ci avviciniamo all’equatore, l’acqua tende ad appesantirsi, aumenta la presenza di ossigeno 18.
Gli isotopi gioviani
Il 90% di Giove è idrogeno e solo lo 0,003% è deuterio, contro lo 0,03% terrestre
Gli isotopi dell’ossigeno di Giove sono molto simili a quelli terrestri.