Acqua di mare Gusto e odore Acqua e zona abitabile

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1 ACQUA L'acqua è un composto chimico con la formula chimica H2O. Una molecola di acqua contiene un ossigeno e due atomi di idrogeno legati da legami covalenti. L'acqua è un liquido a temperatura e pressione ambiente, ma spesso esiste sulla Terra anche allo stato solido come ghiaccio e allo stato gassoso come vapore acqueo. Nell'universo è presente una grande quantità di acqua che si è formata come sottoprodotto della formazione stellare. Quando si sono formate le stelle l evento è stato accompagnato da una forte esplosione che ha creato un forte vento cosmico in espansione composto di gas e polveri contenenti grandi quantità di acqua. L'acqua infatti è stata individuata in nubi interstellari e all'interno della nostra galassia: la Via Lattea. L acqua probabilmente esiste in abbondanza anche in altre galassie perché i suoi componenti, idrogeno e ossigeno, sono tra gli elementi più abbondanti nell'universo. Per esempio oltre alla presenza di ghiaccio d acqua ai poli, nelle atmosfere dei pianeti del sistema solare è presente il vapore acqueo in quantità non trascurabile : Atmosfera di Mercurio: 3,4%, Atmosfera di Venere: 0,002% Atmosfera terrestre: 0.40% Atmosfera di Marte: 0,03% Atmosfera di Giove: 0,0004% Atmosfera di Saturno: solo ghiaccio L'acqua liquida in grandi quantità è presente solo sulla Terra con il 71% della superficie occupata dagli oceani, caso fortunato perché l acqua è essenziale per tutte le forme di vita. Caratteristiche chimiche e fisiche dell'acqua: L acqua è un minerale straordinario, per la sua composizione la molecola dovrebbe essere un gas invece a temperatura e pressione ambiente è liquida a causa delle caratteristiche particolari della sua molecola: questo fenomeno ha permesso la nascita della vita. Poiché la molecola d'acqua non è neutra e l'atomo di ossigeno ha una elettronegatività leggermente superiore alla carica negativa degli atomi di idrogeno che sono leggermente positivi, si ha come risultato di avere la molecola dell'acqua che è polare. Questa polarità della molecola dell acqua produce un numero molto elevato di legami idrogeno fra le molecole, questa caratteristica porta a formare aggregazione di molecole di peso elevato con legami e attrazioni tra le molecole dell' acqua; comportandosi come fossero calamite, danno luogo allo stato liquido dell acqua a temperatura ambiente con un alta tensione superficiale unita a notevoli forze capillari. La forza capillare é la tendenza dell acqua di risalire lungo i tubi sottili e vincere la forza di gravità. Questa proprietà che è generalizzata in natura, permette agli alberi di assorbire l acqua con le radici e farla risalire come linfa fino alla cima degli alberi. L'acqua è un buon solvente polare e viene spesso indicata come il solvente universale. Le sostanze che si sciolgono in acqua sono ad esempio: sali, zuccheri, acidi, alcali, e alcuni gas, in particolare ossigeno, anidride carbonica che sono note come sostanze idrofile. Quindi se misceliamo dei cristalli di sale con acqua, questi sono circondati dalle molecole d acqua che vi aderiscono e li rivestono rompendo i legami fra gli atomi di cloro e sodio che formano il cristallo portandoli in soluzione; quindi questi sali risultano miscibili e solubili in acqua.

2 Altre sostanze sono note come idrofobe cioè nemiche dell'acqua che non li rivestono anzi le scacciano e non si fanno bagnare (ad esempio i grassi e gli oli e le cere). L'acqua è un liquido a temperatura e pressione ambiente. E' insapore e inodore. Il colore proprio dell'acqua e del ghiaccio in grandi spessori è leggermente blu, ma sono entrambi incolori in piccoli spessori. Il vapore acqueo è essenzialmente invisibile come tutti i gas. L'acqua è quasi trasparente alla luce dello spettro del visibile che la attraversa, ciò permette alle piante acquatiche di assorbire la luce solare e di vivere fino alla profondità di alcuni metri. L acqua pura (distillata) ha una bassa conducibilità elettrica, ma questa aumenta considerevolmente con la presenza anche di un piccola quantità di sostanze in soluzione. Il punto di ebollizione dell'acqua (come anche di altri liquidi) dipende dalla pressione barometrica. Ad esempio, sulla cima del monte Everest (8000 metri) l acqua bolle a 68 C rispetto ai 100 C a livello del mare. Al contrario, l'acqua nella profondità degli oceani vicino ai fumaioli neri che sgorgano alla temperatura di C rimane ancora allo stato liquido per l enorme pressione esistente sul fondo. L'acqua ha un elevato calore specifico, nonché un elevato calore di evaporazione, come conseguenza dei legami idrogeno che legano le molecole. Questa proprietà insolita e specifica dell acqua permette di temperare il clima della Terra moderando le ampie fluttuazioni di calore causate dall insolazione e inoltre di poter cucinare i cibi. La densità massima dell acqua è riscontrata a 3,98 C. ed ha anche l'anomala proprietà di diventare meno densa quando la temperatura si abbassa fino al punto di congelamento di 0 C. Quando passa da 3,98 C ai 0 C e si forma il ghiaccio (acqua nella fase solida), questo si espande ed aumenta il suo volume del 9% circa. Per questo motivo il ghiaccio galleggia sull'acqua come avviene per gli Iceberg. Infatti la sua densità allo stato liquido a 4 C è di 1000 gr./dm cubico, mentre quando diventa ghiaccio, scende alla densità di 917 gr.. L'acqua è miscibile con alcuni liquidi polari e con essi forma una soluzione omogenea mentre con gli oli, che sono non polari, è immiscibile e forma strati separati che galleggiano. L acqua allo stato di vapore è miscibile coi gas dell aria e quando si condensa nell'aria può con la luce del sole produrre arcobaleni per la scomposizione della luce solare nelle goccioline sospese. L'acqua può essere scissa nei suoi componenti gassosi idrogeno ed ossigeno per mezzo dell elettrolisi; però l'energia richiesta per scindere l'acqua in idrogeno e ossigeno con l elettrolisi è maggiore dell'energia che si sviluppa quando si ricombinano idrogeno e ossigeno (per esempio nella combustione). Nei composti organici combustibili, che contengono carbonio e idrogeno, durante la combustione il carbonio bruciando si combina con l ossigeno a formare anidride carbonica che si disperde e l idrogeno si combina con l ossigeno a formare ossido di idrogeno, cioè acqua; quindi l acqua è anche un prodotto finale della combustione delle sostanze organiche. Alcuni metalli che sono più elettropositivi dell idrogeno come: litio, sodio, calcio, potassio e cesio, reagiscono vivacemente con l acqua da cui spostano l idrogeno e con l ossidrile formano idrossidi. La reazione dell acqua con questi metalli è fortemente esotermica e il calore generato può far infiammare l'idrogeno sviluppato provocando

3 un esplosione violenta del gas liberato, questo avviene perché l idrogeno si ricombina facilmente con l ossigeno dell aria. L idrologia è lo studio del movimento, la distribuzione e la qualità delle acque in tutta la Terra, mentre lo studio della distribuzione dell acqua è detta idrografia. Lo studio della distribuzione e il movimento delle acque sotterranee è idrogeologia e quello dei ghiacciai è glaciologia; mentre il movimento e lo studio delle acque interne è limnologia e la distribuzione degli oceani è oceanografia Sulla Terra, il 96,5% di tutta l acqua del pianeta si trova negli oceani, il resto è contenuta per il 1,7% nelle acque sotterranee, la stessa quantità dell 1,7% nei ghiacciai e nelle calotte polari e una piccola frazione nei laghi e un misero 0,001% nell atmosfera sotto forma di vapore e nuvole (che sono formate da particelle d'acqua liquide e solide in cristalli sospese in aria). Solamente il 2,5 % dell'acqua della Terra è acqua dolce, e di questa il 98,8% è nel ghiaccio e nelle acque sotterranee. Meno dello 0,3% di tutta l'acqua della Terra è in fiumi, laghi e nell'atmosfera. L'acqua sulla Terra si muove continuamente attraverso il cosiddetto ciclo dell'acqua con l evaporazione sia dai bacini lacustri che dal mare e successiva condensazione in vapore acqueo nelle nuvole, da cui precipita sulla superficie terrestre come pioggia o neve specie nelle zone montuose. Quando le nuvole con la pioggia portano l acqua sulla terra, la maggior parte dell acqua ritorna agli oceani con il trasporto fluviale accompagnata da grandi quantità di sedimenti che ha raccolto e asportato con l'erosione e il ruscellamento, perciò sulla superficie terrestre l acqua che scorre è importante per i processi, sia chimici che fisici, della disgregazione delle rocce e con il suo scorrere sia in forma liquida delle acque superficiali o solida dei ghiacciai è responsabile del trasporto di enormi quantità di materiale terrestre verso il mare. La massa d'acqua totale giacente sotto e sopra la superficie della Terra è chiamata idrosfera e si trova nei corpi d'acqua, degli oceani, del mare, dei laghi, dei fiumi, dei torrenti, canali, stagni o pozzanghere e nelle falde acquifere, infatti quando cade una parte dell acqua penetra anche nel terreno Questo ciclo (noto scientificamente come ciclo idrologico) si riferisce al continuo passaggio di grandi quantità di acqua all'interno della idrosfera, cioè fra la zona compresa tra l'atmosfera e il suolo, la superficie degli oceani e nelle acque sotterranee, passando continuamente di stato da acqua liquida a vapore a ghiaccio e viceversa. L'acqua è importante anche in molti processi geologici. Le acque sotterranee sono presenti nella maggior parte delle rocce, anche nelle rocce vulcaniche incandescenti. Infatti l'acqua contenuta nei sedimenti oceanici è trascinata in zone di subduzione e entrando nel mantello contribuisce alla fusione dei magmi che sgorgano dai vulcani contribuendo con altri gas alle esplosioni e alle nubi ardenti. Perciò sia l acqua e in misura minore il ghiaccio, sono responsabili del trasporto delle grandi quantità di solidi di alterazione della crosta terrestre, generando con la compattazione del sedimento trasportato molti tipi di rocce sedimentarie. Perciò ghiaccio e acqua modellano l'ambiente e creano le i valli fluviali e i delta che forniscono terreno fertile e pianeggiante per il creazione di centri abitati, i residui di disgregazione delle rocce e dei terreni depositandosi alla fine in mare, formano le scarpate continentali che sono importanti serbatoi di zone per la pesca Parti considerevoli delle precipitazioni sono intrappolate temporaneamente nei laghi come acqua liquida e nelle calotte polari sotto forma di ghiaccio e nelle alte catene montuose dove la neve forma i ghiacciai.

4 Parte dell acqua meteorica abbiamo visto che si infiltra anche nel terreno e va nelle falde acquifere. Queste acque sotterranee in seguito rifluiscono in superficie con le sorgenti e a volte nelle spettacolari sorgenti calde e nei geyser. Le acque sotterranee a volte sgorgano dalle sorgenti ma a volte sono anche estratte artificialmente in pozzi. Questo deposito di acqua sotterranea è importante, dal momento che è una riserva di acqua fresca e pulita ed essenziale per la popolazione umana e per gli animali. Non va dimenticata l acqua fossile presente nei terreni desertici, é penetrata nel sottosuolo quando la zona aveva una piovosità abbondante e al pari del petrolio è giacente da millenni nel sottosuolo ed è considerata una risorsa per il futuro. Acqua di mare L'acqua di mare contiene circa il 3,5% di cloruro di sodio cioè il sale da cucina, oltre a cloruro di calcio, magnesio e potassio con piccole quantità di altre sostanze, fra cui l oro. Questi sali si sono concentrati nel mare per il continuo ciclo della pioggia che ha dilavato le terre emerse e l evaporazione dalla superficie marina di acqua dolce. Le proprietà fisiche dell'acqua di mare differiscono da acqua dolce in alcuni aspetti importanti. Essa congela a una temperatura più bassa rispetto all acqua dolce (circa a -1,9 C) e la sua densità aumenta con il diminuire temperatura fino al punto di congelamento per poi cristallizzare come ghiaccio esente da sali con un aumento considerevole di volume, invece di raggiungere la massima densità ad una temperatura sopra lo zero cioè a 3,98 C. come avviene per l acqua pura. Le maree sono il ciclico alzarsi e abbassarsi del livello del mare causato dalle forze di marea provocate dall attrazione gravitazionale della Luna. Ciò causa modifiche nel livello del mare anche di decine di metri con il risultato di far entrare l acqua di mare negli estuari dei fiumi. Gusto e odore L'acqua può sciogliere molte sostanze diverse, acquisendo sapore e odore delle sostanze in soluzione, questo ci permette di valutare la potabilità delle acqua, evitando che l'acqua sia troppo salata o abbia un sapore o odore putrido. Il gusto dell acqua minerale del commercio deriva dai minerali in essa disciolti perché sappiamo che l acqua pura è insapore e inodore. La purezza vantata dalla pubblicità delle acque minerali si riferisce quindi alla mancanza di tossine, sostanze inquinanti o microbi, non all assenza di minerali naturali in soluzione. Acqua e zona abitabile L'acqua potabile è essenziale per gli esseri umani e per tutte le forme di vita, anche se non fornisce calorie e nutrimento. L'acqua gioca un ruolo importante nell'economia mondiale, una grande quantità del consumo di acqua dolce, circa il 70%, è fatto dall'agricoltura, però è rilevate anche la sua funzione di solvente universale per una vasta gamma di sostanze chimiche. E usata su vasta scala anche nei processi industriali e per il raffreddamento dei motori dei veicoli di trasporto. La Terra, nel sistema solare, si trova nella zona abitabile, se fosse un po più vicino o più lontano dal Sole non ci sarebbero le condizioni per permettere all acqua di esistere nelle tre forme contemporaneamente, ciò renderebbe poco probabile l esistenza della vita

5 sulla terra. La gravità terrestre ha trattenuto e permesso la formazione di una atmosfera sulla sua superficie dalla composizione ottimale per la vita. Il vapore acqueo e l anidride carbonica hanno formato un ambiente temperato con l effetto serra, Questo ha stabilizzato la temperatura superficiale a valori relativamente costanti. Se la Terra fosse stata più piccola, anche l atmosfera sarebbe stata diversa, molto più sottile con scarsità di anidride carbonica e vapore acqueo, quindi si avrebbe carenza di acqua liquida e le temperature estreme concentrerebbero l acqua sotto forma di ghiaccio ai poli come su Marte. La temperatura della superficie della Terra è stata relativamente costante nel tempo geologico nonostante i livelli di radiazione solare siano cambiati nel corso dei millenni; ciò indica che si è creato un processo dinamico che regola la temperatura della Terra per mezzo di una combinazione di gas a effetto serra (anidride carbonica) e l acqua sotto forma di nubi, infatti l eccesso di calore sviluppa le nubi che riflettono e respingono l energia solare abbassando la temperatura con una azione e retroazione, questa ipotesi è conosciuta come teoria di Gaia.

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