L’ACQUA

Per molecola si intende un gruppetto di due o più atomi strettamente legati insieme. Le sostanze costituite da molecole tutte uguali vengono definite composti chimici.
Abbiamo fatto questa doverosa premessa perchè l’acqua è appunto un composto chimico. Ovviamente stiamo parlando di acqua pura, in quanto, per esempio, nell’acqua che beviamo, sono disciolte innumerevoli altre sostanze.
La molecola dell’acqua è costituita da tre atomi: uno di Ossigeno (simbolo O) e due di Idrogeno (simbolo H), per cui la sua formula chimica è H2O.
Per quanto detto, una goccia di acqua pura è costituta da miliardi e miliardi di piccolissime particelle tutte uguali. Ciascuna di esse è una molecola di acqua formata da tre atomi legati insieme, uno di Ossigeno e due di Idrogeno.
Nell’intervallo di temperatura compreso tra 0 e 100 gradi centigradi, alla pressione di una atmosfera, l’acqua si presenta allo stato liquido. A temperature inferiori a 0°C, l’acqua si presenta allo stato solido (ghiaccio), mentre, a temperature superiori ai 100°C, l’acqua si presenta allo stato aeriforme (vapore acqueo).
L’atomo di Ossigeno è più elettronegativo dell’atomo di Idrogeno, cioè ha maggiore capacità di attirare elettroni. Per questo motivo, i dieci elettroni della molecola (otto dell’Ossigeno ed uno per ciascun Idrogeno) saranno più vicini all’atomo di Ossigeno e, essendo gli elettroni cariche negative, questa parte della molecola risulterà un po’ negativa.
Di conseguenza le due estremità costituite dagli atomi di Idrogeno saranno un po’ positive.
Per quanto detto, la molecola dell’acqua è una molecola polare (dipolo), cioè si comporta come un piccolo magnete con una estremità negativa e due estremità positive.
Tra le molecole di acqua esiste una certa forza intermolecolare: l’atomo di Idrogeno positivo di una molecola sarà attratto dall’atomo di Ossigeno negativo di un’altra molecola, per cui tutte le molecole di acqua risulteranno debolmente legate tra loro. Questo tipo di legame intermolecolare viene chiamato legame a ponte di Idrogeno.
Quando si riscalda l’acqua, le molecole si agitano sempre di più, finchè, alla temperatura di 100°C, si rompono i legami a ponte di Idrogeno e l’acqua passa allo stato aeriforme.
Per quanto riguarda la struttura della molecola di acqua, notiamo che i due legami Ossigeno-Idrogeno formano tra loro un angolo di 104,45 gradi.
Per chi ha qualche conoscenza del concetto di orbitale, aggiungiamo che ciascun orbitale molecolare di un legame Ossigeno-Idrogeno è formato dalla fusione di un orbitale p dell’Ossigeno con un orbitale s dell’Idrogeno e ci si aspetterebbe che l’angolo tra i due legami O-H fosse di 90 gradi, ma, poichè i due atomi di idrogeno sono debolmente positivi, si respingono un po’ e l’angolo risulta più aperto (cariche elettriche uguali si respingono).
L’acqua ha un’altra proprietà molto particolare: mentre quasi tutte le sostanze aumentano di densità quando passano dallo stato liquido a quello solido, l’acqua ha il comportamento opposto: il ghiaccio è meno denso dell’acqua, per cui galleggia sull’acqua liquida.
Questo fenomeno è stato molto importante per la nascita e la conservazione della vita sul nostro pianeta, infatti un eventuale strato di ghiaccio formatosi su di un oceano, impedisce il raffreddamento dell’acqua sottostante che si mantiene pertanto allo stato liquido.
L’esistenza di acqua sul nostro pianeta è forse il fattore principale della nascita e dello sviluppo della vita, anzi molti scienziati ritengono indispensabile la presenza di acqua per la nascita della vita su di un pianeta.
In effetti la maggior parte delle reazioni chimiche biologiche avvengono in soluzione acquosa, infatti tutte le cellule vegetali ed animali sono caratterizzate da una membrana che racchiude il citoplasma, costituto essenzialmente da acqua. Un essere umano è costituto da circa il 70% di acqua.
Negli ultimi anni è stata scoperta acqua un po’ dappertutto nell’Universo: nelle nubi interstellari, in alcuni pianeti e satelliti del nostro Sistema Solare e, recentemente anche su esopianeti (pianeti ruotanti attorno ad altre stelle).
Solo attraverso strumenti di grande sensibilità si registra che l’acqua pura è un debolissimo conduttore di corrente elettrica. Questo fatto è dovuto alla dissociazione in ioni di una minima frazione di molecole di acqua (una ogni molti milioni):
H2O  —>  H+   +   OH-
Questa reazione è scritta più correttamente in accordo con la Teoria di Bronsted e Lowry:
2H2O  —>  H3O+   +   OH-
Ma, nell’acqua di uso comune sono sempre disciolti molti sali (che a loro volta si scindono in ioni), per cui questa conduce abbastanza bene la corrente elettrica e questo fatto può essere pericoloso e causa di incidenti domestici, per cui bisogna stare molto attenti a non usare apparecchi elettrici con le mani bagnate o, addirittura, stando nell’acqua.
L’acqua pura viene ottenuta mediante la distillazione e per questo viene anche chiamata acqua distillata.
Il processo consiste nel riscaldare l’acqua in modo che evapori. Le impurezze resteranno nel recipiente di partenza ed il vapore ottenuto conterrà solo molecole di acqua. Successivamente si raffredda il vapore facendolo così passare allo stato liquido (condensazione).
Questo processo è utilizzato anche nella dissalazione dell’acqua di mare, ma l’acqua ottenuta è del tutto insapore, non gradevole al palato, per cui, alla fine del processo di distillazione, si aggiunge di nuovo all’acqua ottenuta una certa quantità di sali, di solito 25 milligrammi per litro.
In questi ultimi anni si è molto diffuso l’uso di acque minerali ed oligominerali. Queste acque sono imbottigliate direttamente alla sorgente e non devono subire nessun trattamento chimico. E’ consentita solo l’eventuale aggiunta di anidride carbonica (CO2) per renderle gassate. Si differenziano perciò dall’acqua del rubinetto che viene prelevata da laghi o fiumi e che in genere subisce trattamenti chimici come, per esempio, l’aggiunta di Cloro. Inoltre quest’acqua, nel lungo tragitto negli acquedotti, spesso solubilizza altre sostanze che ne possono alterare il sapore e, talvolta, anche il colore.
Per acqua oligominerale si intende un’acqua povera di sali: meno di 500 milligrammi per litro. Al di sopra di questo limite, l’acqua è classificata come minerale.
Infine, una importante proprietà delle acque è la “durezza”, cioè il contenuto di ioni Calcio e Magnesio. Un elevato grado di durezza influisce negativamente nei processi di lavaggio ed è causa di dannose incrostazioni nelle tubature.