Quali sono le proprietà dell’acqua, e perché l’acqua è così diversa da tutte le altre molecole ?
L’acqua è così particolare per i legami covalenti e di idrogeno che si instaurano fra i suoi atomi: densità, temperatura, tensione superficiale, capillarità, conducibilità.
Densità dell’acqua
La densità dell’acqua è di 1gr/cm3 e il calore specifico è di 1 caloria o 4,186 joule/grammo d’acqua per alzare o calare di 1° C la sua temperatura. Il punto di congelamento è 0 gradi, mentre quello di ebollizione è di 100°C a livello del mare. L’acqua di mare congela a -1,9°C per i sali disciolti, questo spiega perché d’inverno si cospargono i marciapiedi di sale.
L’acqua ha massima densità a 4°C anziché a 0°C quando diventa ghiaccio, perché a zero gradi i legami di idrogeno si ordinano nel reticolo che forma i cristalli dell’acqua, allontanando le molecole.
Capacità termica dell’acqua
Il calore specifico dell’acqua è molto alto, cioè ci vuole molto calore per far variare la sua temperatura. In questo modo trattiene molto calore che libera lentamente mitigando la temperatura ambientale: vicinanza a mari e laghi. La capacità termica determina la brezza marina.
Tensione superficiale dell’acqua
L’acqua ha un’elevata tensione superficiale tale da formare le gocce. La tensione è dovuta ai legami covalenti e di idrogeno che tengono insieme le molecole.
Capillarità dell’acqua
Anche la capillarità si deve ai legami di idrogeno, che trascinano le molecole verso l’alto, l’acqua vince la gravità. E’ questa la ragione per cui la linfa delle piante dalle radici sale all’ultima foglia a 20 e passa metri di altezza. Per capillarità l’umidità risale lungo i muri, per cui diventa indispensabile catramare le fondamenta.
Solubilità polare
L’acqua è polare per cui è un solvente di sostanze polari, come il sale che si scioglie nell’acqua, scioglie i legami ionici tra sodio e cloro, circondando poi gli atomi di cloro negativi con la polarità positiva degli idrogeni e circondando gli atomi di sodio positivi con la polarità negativa degli ossigeni, questo processo si chiama solvatazione.
Nell’acqua non si sciolgono i composti apolari come i grassi.
Acidità dell’acqua
L’acqua è un buon solvente anche per i gas come l’anidride carbonica CO2.
Il pH dell’acqua distillata a 25°C è neutro cioè 7 punti.
Ma l’anidride carbonica atmosferica si scioglie nell’acqua, diventa acido carbonico:
CO2 + H2O > H2CO3
e la rende leggermente acida con pH 5,6.
L’acido carbonico scioglie il carbonato di calcio solido e insolubile delle rocce calcaree in idrogenocarbonato di calcio sciolto: H2CO3 + CaCO3 > < Ca(HCO3)2
Ciò permette all’acqua di scavare gallerie .
I sali che si sciolgono nell’acqua costituiscono il residuo fisso che varia da 0, le acque minerali più povere hanno 80 mg/l, fino a 2000 mg/litro.
L’acidità dell’acqua dei mari.
Conducibilità elettrica
L’acqua distillata è un isolante elettrico, ma se si aggiungono sali, acidi o basi l’acqua diventa un conduttore elettrico: elettrolisi. Il contrario della conducibilità elettrica è la resistività elettrica che nell’acqua marina 0.2 e nell’acqua potabile 20.
Viscosità
La Viscosità è una grandezza fisica che misura la resistenza di un fluido allo scorrimento, è dovuto all’attrito tra le molecole del fluido.
A 300°K o 26,84°C l’acqua ha viscosità 8,94 x 10^- Pa s, mentre l’olio di oliva 8,1 x 10^-2 Pa s.