Dalle sue proprietà fisiche e chimiche dipendono moltissimi fenomeni naturali.

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2 L acqua è la sostanza che più caratterizza il nostro pianeta tra tutti quelli del Sistema Solare. Dalle sue proprietà fisiche e chimiche dipendono moltissimi fenomeni naturali.

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4 L'acqua è alla base di tutte le forme di vita conosciute, uomo compreso; ad essa è dovuta anche la stessa origine della vita sul nostro pianeta. L acqua è indispensabile per svolgere le funzioni vitali degli esseri viventi. Nelle piante è un elemento fondamentale per la fotosintesi clorofilliana grazie alla quale i vegetali si producono le sostanze nutritive. L acqua è inoltre un componente primario delle cellule, sia vegetali che animali. Se pensiamo al nostro organismo, troviamo acqua nella pelle, nel sudore, nelle lacrime, nel sangue ma c è acqua anche nelle ossa, nei capelli, nei muscoli

5 Gli esseri viventi più semplici sono formati da piccole cellule, chiuse dentro una membrana, nella quale la percentuale di acqua è oltre il 98%; I primi animali sono stati probabilmente simili alle attuali meduse, la cui composizione è di circa il 95% di acqua. Le piante hanno anch esse un'alta percentuale di acqua nella loro costituzione, in media l'80% i mammiferi, compreso l'uomo, hanno una composizione media nella quale l'acqua è circa il 75%

6 Pur essendo così comune, solo qualche secolo fa si è scoperta la sua composizione chimica e si sono comprese le sue proprietà fisiche L acqua è una sostanza composta, la cui molecola è formata da due atomi di idrogeno e un atomo di ossigeno: la formula è H 2 O La molecola dell acqua è polare I legami O-H sono covalenti polari. Infatti, l ossigeno attira fortemente gli elettroni di legame, spostando la loro carica negativa su di sé, mentre sugli atomi di idrogeno si accumula una parziale carica positiva. La distribuzione asimmetrica della carica elettrica rende la molecola polare.

7 L acqua allo stato di vapore è costituita da molecole tutte uguali. Immaginiamo di avvicinare sempre di più fra loro queste molecole. Come si orienteranno una rispetto all altra? La presenza di cariche parziali positive sugli atomi H e negative sugli atomi O fa orientare le molecole in modo che siano più efficaci le attrazioni elettrostatiche.

8 Tra le molecole d acqua si forma un legame a idrogeno Dai legami idrogeno derivano alcune proprietà dell acqua Allo stato solido le molecole occupano posizioni geometriche molto precise, in un impalcatura tridimensionale stabile chiamata reticolo cristallino. Struttura cristallina

9 Allo stato liquido l acqua ha un volume proprio, assume la forma del recipiente che la contiene ed ha deboli forze di coesione tra le molecole. Nello stato liquido la disposizione delle molecole è disordinata, le molecole hanno elevata mobilità e si scambiano di posto frequentemente. Il numero di legami idrogeno è inferiore rispetto allo stato solido Nello stato gassoso o di vapore le molecole possono muoversi liberamente perché non esistono legami tra loro

10 La capillarità La capillarità generata dalla forza di coesione l attrazione tra molecole della stessa sostanza adesione l attrazione tra le molecole di sostanze diverse (tra le cmolecole di acqua e il vetro del capillare) è la tendenza dell acqua a risalire entro spazi ristretti.

11 La capacità termica La capacità termica è la quantità di calore che una sostanza deve assorbire perché la sua temperatura aumenti di 1 C. L acqua ha bisogno di 1 Caloria, l etanolo di 0,58 Calorie. L acqua si scalda e si raffredda lentamente a causa della presenza dei legami idrogeno, che influiscono sui cambiamenti di stato. Possiede una capacità termica molto più elevata rispetto ad altri liquidi. Essa può, infatti, assorbire una grandissima quantità di calore e cederla quando l aria e il terreno circostanti sono freddi

12 A seconda che si ceda o sottragga calore, l acqua subisce passaggi di stato: L evaporazione è il passaggio dell acqua dallo stato liquido a quello di vapore. L acqua evapora lentamente a temperatura ambiente, ma velocemente per ebollizione quando la temperatura raggiunge i 100 C. La solidificazione è il passaggio dell acqua dallo stato liquido a quello solido che avviene a 0 C. A mano a mano che la temperatura diminuisce aumenta la densità, ciò accade fino a 4 C, al di sotto di questa temperatura la densità diminuisce, l acqua si dilata ed aumenta di volume. A causa di tale proprietà, il ghiaccio galleggia sull acqua liquida e forma uno strato isolante sulla superficie delle acque dei fiumi e dei laghi. Questo fenomeno permette agli organismi vegetali ed animali, presenti nell acqua, di sopravvivere durante l inverno. La condensazione è il passaggi dell acqua dallo stato di vapore a quello liquido. Spesso quando il vapore incontra una superficie fredda, forma su di essa una serie di goccioline. La fusione è il passaggio dallo stato solido allo stato liquido.

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16 Una importante proprietà dell acqua è la capacità solvente, cioè di sciogliere sostanze. La sostanza che viene sciolta dall acqua si chiama soluto. L insieme dell acqua (solvente) e del soluto si chiama soluzione. Nell acqua si sciolgono: sostanze solide come sale e zucchero sostanze liquide come ammoniaca e alcool sostanze gassose come ossigeno e anidride carbonica La maggior parte delle soluzioni acquose appaiono limpide e trasparenti per cui è impossibile riconoscere i singoli componenti, la loro presenza può essere avvertita solo dal nostro gusto e olfatto.

17 Ogni sostanza ha un grado si solubilità, cioè la quantità massima di soluto che può essere disciolta nel solvente. La solubilità è espressa in grammi di soluto che possono essere sciolti in 100 gr. di solvente. La solubilità aumenta con la temperatura fino ad un limite diverso per ogni sostanza. Esistono sostanze che non si sciolgono in acqua e si dicono insolubili in acqua, queste sostanze unite all acqua non formano soluzioni ma: emulsioni, sospensioni, soluzioni colloidali.

18 La quantità di soluto espressa in grammi disciolto in 1 litro di acqua di concentrazione. Essa si ottiene dividendo il numero dei grammi di soluto per il numero dei litri della soluzione. La soluzione fisiologica usta in medicina, per esempio, è 9 g litro. La concentrazione di una soluzione è identica in una qualsiasi parte della soluzione stessa. Una soluzione può essere: - diluita quando contiene pochi grammi di soluto - concentrata quando contiene molti grammi di soluto - satura quando il soluto è troppo e il solvente non riesce a scioglierlo, perciò precipita sul fondo.

19 La Tensione Superficiale Le molecole di H 2 O all interfaccia con l aria sono maggiormente attratte dalle altre molecole di H 2 O che non dalla fase gassosa tendenza a ridurre l area superficiale la condizione che esiste all interfaccia è detta TENSIONE SUPERFICIALE

20 La tensione superficiale esprime la forza con cui le molecole superficiali si attirano l'un l'altra. Una molecola di un liquido attira le molecole che la circondano ed a sua volta è attratta da esse. Per le molecole che si trovano all'interno del liquido, la risultante di queste forze è nulla ed ognuna di esse si trova in equilibrio rispetto alle altre. Quando invece queste molecole si trovano alla superficie, esse vengono attratte dalle molecole sottostanti e da quelle laterali, ma non verso l'esterno. La risultante delle forze che agiscono sulle molecole di superficie è una forza diretta verso l'interno del liquido.

21 La superficie di un liquido si comporta dunque come una membrana elastica che avvolge e comprime il liquido sottostante. Gli insetti e alcuni oggetti leggeri, possono appoggiarsi sull acqua.

22 L Osmosi è il processo di diffusione spontanea del solvente attraverso una membrana semipermeabile (ossia che fa passare acqua e non i soluti). Si osserva il passaggio di acqua da quella più diluita a quella concentrata. Il passaggio avviene dal compartimento a maggior potenziale idrico (a minor concentrazione di soluto) verso il compartimento a minor potenziale idrico (a maggior concentrazione di soluto), quindi secondo il gradiente di concentrazione. L'osmosi è un processo fisico spontaneo, che non richiede energia dall esterno. La soluzione più concentrata viene diluita e la differenza di concentrazione viene annullata.

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25 L acqua è il liquido più comune sulla terra ed ha un ruolo fondamentale per la vita degli esseri viventi. L'acqua è un elemento importantissimo del nostro ecosistema. Gli esseri umani, le piante e gli animali necessitano di molta acqua per vivere. È difficile crederlo, ma l'acqua che abbiamo oggi è la stessa che esiste sul nostro pianeta da milioni di anni.

26 L acqua è la sostanza più diffusa sulla Terra: il 97,3% si trova negli oceani e nei continenti ed il 2,7% è presente sotto forma gassosa, cioè di vapore, nell'atmosfera. È stato calcolato che gli oceani contengono 1350 milioni di Km 3 sottoterra in varie forme vi sono 770 milioni di Km 3 nelle calotte polari si trovano, in forma solida, 28 milioni di Km 3

27 Esiste una quantità fissa di acqua sul nostro pianeta. Essa si muove continuamente nell'ambiente. Questo processo si chiama ciclo dell'acqua. Vediamo come funziona:

28 Cominciamo dall'evaporazione: il sole scalda la superficie dell'acqua ed essa evapora. L'evaporazione converte l'acqua del suolo e di laghi, fiumi, mari e oceani in vapore acqueo, che sale nell'atmosfera. La fase successiva è quella della condensazione. Il vapore acqueo si raffredda e si condensa, formando le nuvole. Le nuvole continuano ad ingrossarsi, fino a quando la quantità d'acqua cresce tanto che cade sulla terra. Questo è il fenomeno delle precipitazioni. A seconda della temperatura, l'acqua cade sotto forma di pioggia, di neve o di grandine. L'acqua che cade sulla terra forma i fiumi (deflusso superficiale) o finisce nel suolo (infiltrazioni). Questa acqua sotterranea alimenta le falde acquifere, i laghi e i fiumi e quindi i mari. Il ciclo ricomincia di nuovo con l'evaporazione.

29 Dall acqua sotterranea deriva l'acqua che beviamo e che utilizziamo per tante cose, come ad esempio coltivare la terra. L'uomo costruisce cisterne, laghi artificiali, depositi per avere abbastanza riserve di acqua. Circa 2/3 della terra sono coperti dall'acqua, ma solo una piccolissima parte è potabile. Quindi è importante conservare l'acqua potabile e non sprecarla. Si possono fare molte cose per non sprecare l'acqua come ad esempio chiudere il rubinetto mentre ci si lava i denti. L'acqua è un bene prezioso e dobbiamo proteggere il ciclo dell'acqua. Ricorda: tutta l'acqua è la stessa.

30 E il ciclo ricomincia.

31 L acqua del mare è salata All'origine l'acqua del mare era dolce come quella dei fiumi e la concentrazione di sale (circa 35 grammi per litro/chilo d'acqua) risale "soltanto" a un miliardo di anni fa. Come si è formata? Bisogna andare molto più indietro nel tempo. Cioè a quando, quattro miliardi di anni fa, la Terra ha iniziato a raffreddarsi. Torrenti di pioggia si sono abbattuti sul pianeta per migliaia di anni e l'acqua si è depositata nelle depressioni della crosta terrestre formando i primi mari. Le acque che, nel frattempo, hanno continuato a scorrere sulla superficie dei continenti, si sono via via arricchite di sali minerali prelevati dalla terra, e li hanno riversati negli oceani in formazione. La salinità dei mari varia anche a seconda della loro profondità ed è sensibilmente più alta verso la superficie, e là dove si verifica una forte evaporazione più scarsa è invece in quei mari in cui l'apporto d'acqua dolce è più consistente, per esempio in vicinanza della foce di un fiume.

32 Mappa Concettuale