L'acqua

Materie:Appunti
Categoria:Ricerche

Voto:

1.5 (2)
Download:460
Data:23.01.2002
Numero di pagine:13
Formato di file:.doc (Microsoft Word)
Download   Anteprima
acqua_10.zip (Dimensione: 14.79 Kb)
trucheck.it_l-acqua.doc     60 Kb
readme.txt     59 Bytes


Testo

- ACQUA -

L’acqua è una Sostanza incolore, inodore e insapore, liquida a temperatura ordinaria, composta di idrogeno e di ossigeno e che può disciogliere un certo numero di altre sostanze.

. Chimica
Considerata dagli antichi come un elemento, l'acqua è una combinazione di idrogeno e ossigeno: Cavendish, nel 1781, scoprì infatti che si formava nella combustione dell'idrogeno. Gli studi iniziati nel 1783 da Lavoisier e completati da quelli di Carlisle e di Nicholson nel 1800 (analisi elettrolitica dell'acqua), di Gay- Lussac e di Humboldt nel 1805 (sintesi eudiometrica), infine da quelli di Dumas nel 1843 (sintesi ponderale) ne stabilirono la reale composizione. L'acqua è formata da due atomi di idrogeno per ogni atomo di ossigeno: la sua formula è H2O.
• Proprietà fisiche
È un liquido trasparente, inodore, insapore, incolore, che assume un aspetto azzurro-verdastro quando ha un grande spessore, e che presenta diverse anomalie nelle proprietà fisiche; in particolare raggiunge, a 4 °C, il massimo di densità, assai vicino a 1 g per cm³ (vale per la definizione di grammo). Il calore specifico, particolarmente elevato, passa per un minimo: secondo la definizione di caloria, il calore specifico dell'acqua è uguale all'unità a 15 °C. L'acqua scioglie molte sostanze solide, liquide e gassose; con l'aumentare della temperatura, in generale, la solubilità dei solidi aumenta e quella dei gas diminuisce. I passaggi di stato dell'acqua servono per definire la scala termometrica centesimale: a pressione atmosferica normale, solidifica a 0°C e bolle a 100 °C. Allo stato di vapore l'acqua è un gas incolore, di densità 0,624; allo stato solido congela (ghiaccio) sotto forma di cristalli esagonali aumentando di volume e a volte di densità: il ghiaccio normale ha densità 0,92 ma, esercitando fortissime pressioni, si sono scoperte diverse specie di ghiaccio più dense dell'acqua. Come il calore specifico, i calori latenti di fusione e di vaporizzazione dell'acqua sono particolarmente elevati; per questo motivo la presenza dell'acqua rende impossibili le variazioni brusche di temperatura sulla superficie della Terra.
• Proprietà chimiche
L'acqua si forma dai suoi elementi con grande sviluppo di calore; è un composto stabile, il cui vapore comincia a dissociarsi solo verso i 1.300 °C: la sua molecola può tuttavia essere scissa da elementi con affinità chimica per l'uno o l'altro dei suoi componenti. Il fluoro può legarsi con l'idrogeno e liberare ossigeno; al contrario fosforo, carbonio e silicio si associano all'ossigeno e liberano idrogeno. I metalli alcalini e alcalino-terrosi decompongono a freddo l'acqua dando idrossidi; il ferro e lo zinco agiscono sul vapor d'acqua secondo una reazione reversibile solo al calor rosso. Facendo passare una corrente di vapor d'acqua attraverso coke riscaldato al calor rosso, si ottiene il gas d'acqua, combustibile formato essenzialmente di idrogeno e ossido di carbonio. Nelle reazioni fin qui descritte, l'acqua viene decomposta in idrogeno e ossigeno; in altri casi la molecola d'acqua si scinde in uno ione idrogeno H+ e in uno ione idrossido OH­, che possono poi legarsi al reagente. Tali reazioni, dette anche idrolisi, avvengono con i sali degli acidi deboli e delle basi deboli; con gli esteri; con i cloruri d'acidi; con alcuni nitruri, fosfuri e carburi metallici.
Infine numerose sostanze formano con l'acqua idrati cristallizzati: si dice allora che si tratta di acqua di cristallizzazione, poiché la sua eliminazione non lascia sussistere i cristalli; al contrario, negli ossoacidi e nelle basi, entra nella reazione l'acqua detta di costituzione, la cui presenza modifica profondamente le proprietà dei corpi.
• Acqua ossigenata (biossido di idrogeno)
L'acqua ossigenata è una soluzione acquosa di biossido di idrogeno H2O2; allo stato puro è un liquido sciropposo, incolore, il cui odore ricorda quello dell'acido nitrico; ha sapore metallico, densità 1,46, congela a ­1 °C; è poco volatile.
La proprietà chimica più importante dell'acqua ossigenata è la decomposizione in acqua e ossigeno, che si effettua per riscaldamento o a contatto di corpi porosi che agiscono come catalizzatori. Gli acidi, al contrario, la rendono stabile. Da questa proprietà deriva il carattere molto ossidante dell'acqua ossigenata, che ossida gli acidi e i sali nei quali il non metallo ha una valenza bassa (come gli ioduri e i solfuri i quali vengono trasformati in iodio e solfati). Ne risultano proprietà antisettiche, sfruttate in medicina, e decoloranti, sfruttate per sbiancare la seta, il cotone, le piume, l'avorio, i capelli. L'acqua ossigenata serve anche per restaurare quadri, anneriti dall'azione dell'idrogeno solforato sui colori a base di piombo.
• Acqua pesante
È un composto analogo all'acqua; è un liquido incolore, inodore e senza sapore. L'acqua pesante esiste nella proporzione di 1/5000 nell'acqua comune; poiché si elettrolizza meno velocemente dell'acqua, si concentra nei residui delle celle elettrolitiche, ed è così che la si prepara. Per azione del sodio, a freddo, e del ferro al calor rosso, si può separare da essa il deuterio.
• Acqua pura
Per ottenere acqua pura si procede abitualmente alla distillazione; in mancanza di acqua distillata, si può, per diverse applicazioni, usare acqua addolcita per mezzo di scambiatori di ioni. A bordo delle navi, serve ad alimentare le caldaie, per evitare rischi di esplosioni dovute al deposito sulle pareti di sali minerali. In chimica, in farmacia, in operazioni fotografiche, negli accumulatori viene usata solo acqua distillata.

p Biologia
L'acqua è il costituente inorganico più abbondante negli organismi viventi; nell'adulto rappresenta, in media, il 60% del peso corporeo, distribuita in proporzioni variabili nei diversi tessuti: 10% nel tessuto osseo e fino al 99,5% nella saliva e nel sudore. La materia vivente infatti è ritenuta un sistema colloidale in cui la fase dispersa è rappresentata essenzialmente da protidi e quella disperdente dall'acqua; questa frazione di acqua, detta di imbibizione, è indispensabile per lo svolgimento delle reazioni metaboliche in quanto la maggior parte di queste possono verificarsi soltanto se i reagenti si trovano allo stato di soluzione acquosa: la velocità di queste reazioni è legata al valore della concentrazione dei vari soluti. Negli organismi viventi esiste anche una frazione di acqua, detta acqua libera (non legata ai colloidi idrofili da forze elettrostatiche), che interviene nei vari processi vitali e può variare quantitativamente entro limiti molto ampi. I microrganismi possono raggiungere gradi di disidratazione elevatissimi senza che ne siano compromesse le funzioni vitali, mentre negli animali superiori la perdita di acqua compatibile con la vita è molto più limitata e diminuisce progressivamente salendo la scala zoologica.

e Ecologia
• Inquinamento delle acque
Le acque superficiali e sotterranee risultano affette, in alcune zone densamente popolate e altamente industrializzate, da gravi problemi di inquinamento, che hanno notevolmente peggiorato la loro qualità. Sono soprattutto liquami domestici, carichi di detersivi spesso non biodegradabili, e scarichi industriali, privi di ogni regolamentazione e in attesa di applicazione delle normative previste dalla legge 319 del 1976 (in seguito integrata e modificata dalla legge 650 del 1979), nota anche come “legge Merli” riguardante i tempi e i modi di entrata in funzione dei depuratori. L'inquinamento delle acque sotterranee è particolarmente inquietante nelle aree industriali dell'Italia settentrionale dove si sono verificate infiltrazioni nel sottosuolo di metalli pesanti e di solventi clorurati (i prodotti più diffusi risultano essere il cromo esavalente e la trielina).

i Farmacologia
• Acqua apirogena
L'acqua distillata così ottenuta è completamente priva di sostanze estranee e la sua conducibilità elettrica è praticamente nulla. Per uso corrente viene spesso impiegata acqua distillata preparata per mezzo di apparecchi a produzione continua oppure acqua purificata tramite scambio ionico: quest'ultimo metodo consente di ottenere acqua di grande purezza, ma che può contenere tracce di materie organiche fermentabili. Quando si utilizza per iniezioni, l'acqua distillata deve essere sterile, apirogena e pura per definizione; si preferisce pertanto l'acqua detta bidistillata, che viene preparata in apparecchi di vetro duro e neutro, in presenza di un ossidante (permanganato di potassio) atto a distruggere le ultime tracce di materie organiche eventualmente presenti nell'acqua distillata impiegata.
• Acqua distillata aromatica
Le acque distillate di uso farmaceutico, povere in princìpi attivi, vengono adoperate come edulcoranti (acqua distillata di fiori di arancio, di cannella, di tiglio): il loro uso è sempre attuale, per la finezza del loro profumo; l'acqua distillata di rose è leggermente astringente; l'acqua di lauroceraso invece costituisce un medicamento attivo.
• Stato naturale delle acque
Le acque meteoriche sono relativamente pure, contengono però normalmente gas disciolti e tracce di ammoniaca; le acque continentali contengono sempre, in percentuale variabile, sali in soluzione. Il grado di mineralizzazione di un'acqua è dato dal contenuto in solfati, nitrati, ferro, manganese e residuo fisso, e dal contenuto in carbonati e solfati di calcio e magnesio. Carbonati e solfati rappresentano la cosiddetta durezza di un'acqua, espressa in gradi, che può essere: temporanea, permanente o totale; è in base alla loro minore o maggiore concentrazione che le acque vengono distinte in molli, dure e durissime. Quando contengono abbondante solfato di calcio le acque sono dette selenitose; se contengono acido carbonico sono dette acidule; a seconda del tenore di acidità sono distinte in alcaline, neutre, acide; quando hanno temperatura superiore alla media esterna sono anche dette termali. Il nome di acque minerali è riservato invece alle acque contenenti sali che le conferiscono proprietà terapeutiche; sono classificate in: oligominerali, se il loro residuo fisso è inferiore a 0,2 g per l, mediominerali, se è compreso tra 0,2 e 1 g, minerali propriamente dette, se tale residuo è superiore a 1 g; sono chiamate termominerali quando hanno anche temperatura superiore alla media. Le sorgenti di acque termali e termominerali si trovano in vicinanza di focolai magmatici, infatti hanno origine da acque giovanili o da acque meteoriche che, a contatto con magmi, si sono fortemente riscaldate e per questo motivo hanno disciolto in parte le rocce attraversate.
• Ciclo idrologico
L'evaporazione dei mari e dei corsi d'acqua produce vapor d'acqua che, condensando, forma le nubi, dalle quali l'acqua ricade, sotto forma di pioggia o di neve o di grandine (acque meteoriche), sulla terra. Qui l'acqua rimane in superficie alimentando torrenti e fiumi che la riconducono al mare, oppure s'infiltra nel sottosuolo impinguando le falde acquifere, che possono affiorare dando origine a sorgenti, o giungere direttamente al mare, con un percorso sotterraneo.
• Acque continentali
Le acque continentali comprendono le acque che scorrono in superficie o che formano laghi e paludi (acque superficiali) e le acque che si trovano a una certa profondità dove costituiscono le falde acquifere (acque sotterranee).
Tra le acque superficiali si possono distinguere le acque incanalate, che scorrono in solchi e formano i corsi d'acqua, e le acque dilavanti o selvagge che scorrono sul terreno in veli, dopo abbondanti piogge. Le acque sotterranee possono aver origine dalle acque vadose, cioè dalle acque meteoriche penetrate in profondità, o da acque giovanili, cioè di natura endogena, derivanti dalla condensazione del vapor d'acqua contenuto nel magma che si consolida in profondità (acque plutoniche) o che giunge in superficie sotto forma di lava (acque vulcaniche). Le acque sotterranee comprendono anche le acque di cava, che si trovano nei pori delle rocce, le acque fossili, spesso salate e che sono state imprigionate da rocce o minerali al tempo della loro formazione, e le acque ipogeiche, cioè le acque meteoriche che giungendo in profondità e venendo a contatto con magmi si arricchiscono di sali; queste possono avere proprietà terapeutiche (acque minerali), e anche fuoriuscire con temperatura superiore alla media (acque termali e termominerali). Il regime delle acque sotterranee, che circolano nel sottosuolo in falde, dipende dalla porosità e dalla permeabilità degli strati attraversati. In base alla disposizione relativa degli strati permeabili si distinguono acque freatiche o libere, che scorrono in strati permeabili limitati solo inferiormente da uno strato impermeabile, e acque artesiane o imprigionate che sono sotto pressione, perché limitate anche superiormente da uno strato impermeabile. Se questo viene perforato, a causa della pressione cui sono sottoposte, le acque possono risalire in superficie raggiungendo il livello del terreno (acque salienti) o superandolo (zampillanti).

• Acqua marina
È una soluzione salina concentrata e complessa, nella quale il solvente è rappresentato da un liquido con particolari caratteristiche: la sua composizione appare assai stabile e ben equilibrata e bilanciata nelle valenze; l'acqua marina è sottoposta a un continuo ciclo fisico-chimico e si differenzia dalle acque continentali.
o Composizione
I principali sali disciolti nell'acqua di mare, in proporzione press'a poco costante, sono: il cloruro di sodio , il cloruro di magnesio, il solfato di magnesio, il solfato di calcio , il cloruro di potassio e il carbonato di calcio. L'ambiente marino è essenzialmente alcalino: il pH delle acque marine varia tra 7,5 e 8,4; lo studio delle sue variazioni, che sono inversamente proporzionali al tenore di CO2, ha un grande interesse per la biologia marina.
, Salinità
A eccezione dei mari chiusi e dei mari secondari, la salinità delle grandi masse oceaniche è in media del 35‰: supera il 36‰ al livello dei tropici, a causa della forte insolazione e della notevole evaporazione che ne deriva; all'equatore, le abbondanti piogge abbassano la media al 34,8‰. Nell'emisfero settentrionale, la salinità decresce fortemente verso il polo, in seguito ai notevoli apporti di acqua dolce dei grandi fiumi e dei ghiacci della Groenlandia: fra 40° e 50° di latitudine la salinità è solo del 33,5‰, fra 60° e 70° del 30,4‰; alle stesse latitudini, nell'emisfero meridionale l'indice di salinità è relativamente più forte.
t Temperatura
Nei mari aperti, all'altezza dell'equatore, la temperatura dell'acqua supera i 27 °C; nei mari secondari o chiusi, in vicinanza delle coste, sono stati misurati valori ancor più elevati: 34 °C nel Mar Rosso, 35 °C nel Golfo Persico. Verso i poli le temperature superficiali diminuiscono rapidamente fino a raggiungere il punto di congelamento; la diminuzione è più rapida nell'emisfero meridionale, largamente aperto verso l'Oceano Glaciale Antartico, rispetto all'emisfero settentrionale, dove l'Atlantico e il Pacifico comunicano con più difficoltà con il Mar Glaciale Artico.
A Colore e trasparenza
Il mare deve il suo colore azzurro all'assorbimento delle radiazioni rosse; il verde delle zone costiere e delle alte latitudini sarebbe dovuto all'alterazione dell'azzurro a opera del plancton e dei detriti rocciosi provenienti dall'erosione litorale. Le colorazioni rosse sono dovute ad alghe (Mar Rosso) e a organismi unicellulari; la fosforescenza a microrganismi. La trasparenza delle acque marine è maggiore nelle acque azzurre al largo che nelle acque ricche di plancton o di detriti organici
t Acqua alta
Il fenomeno, come si registra nell'Adriatico settentrionale, dipende da più fattori di carattere astronomico, meteorologico e idrodinamico: alta marea, oscillazioni libere (sesse), innalzamento del livello marino causato dallo spirare continuo dello scirocco, bassa pressione atmosferica, aumento in autunno del livello medio marino per cause meteorologiche stagionali. Il fenomeno ha raggiunto negli ultimi decenni valori più alti a causa dell'innalzamento del livello marino dovuto alla fusione dei ghiacciai. Nella laguna veneta tali valori aumentano ancor più velocemente a causa dell'abbassamento del sottosuolo (acqua alta a Venezia).
• Acqua potabile
È l'acqua che può essere bevuta o comunque utilizzata per scopi alimentari, per cui deve essere innocua e gradevole.
Lo studio di un'acqua dal punto di vista della potabilità comporta una serie di ricerche consistenti, oltre che nell'ispezione e nello studio geofisico del terreno, nello studio dei caratteri organolettici, fisici e chimici, nell'analisi batteriologica e nell'esame microscopico dell'acqua che s'intende utilizzare.
Lo studio del terreno dà la possibilità di stabilire il grado di inquinamento della falda d'acqua da sfruttare; il rilievo dei caratteri organolettici, effettuato generalmente alla sorgente, stabilisce se il liquido è limpido, incolore, inodore, insapore. È anche importante effettuare la ricerca del grado di mineralizzazione in quanto l'eccesso o il difetto di certe sostanze (sostanze organiche, sali di calcio e magnesio, solfati, nitrati, ferro, manganese, e residuo fisso) possono determinare vari inconvenienti nell'organismo umano. L'esame chimico dell'acqua non ha valore assoluto riguardo alla potabilità, ma deve essere integrato dall'esame geologico del luogo e soprattutto dall'analisi batteriologica, cioè dalla determinazione del contenuto batterico e, in particolare, dalla ricerca del Bacterium coli, il quale non deve essere presente in quantità superiore ai 10-20 elementi per litro. L'alimentazione sfrutta acqua piovana, acqua di pozzo e di sorgenti nonché quella di fiume o di lago, con preferenza per quella di fonte e di pozzo; quest'ultimo deve essere alimentato da una sorgente e le sue pareti debbono essere sufficientemente impermeabili al fine di evitare la penetrazione delle impurità presenti nel terreno circostante.
• Potabilizzazione dell'acqua
L'acqua usata per scopi alimentari o industriali deve essere sottoposta a procedimenti chimici e fisici onde eliminare le impurità dannose; i più usati procedimenti sono:
1. Sedimentazione, che avviene di solito spontaneamente nei serbatoi oppure è realizzata artificialmente in bacini o vasche di decantazione; consiste nel deposito dei materiali in sospensione quando l'acqua è ferma o si muove lentamente.
2. Coagulazione, naturale o chimica, realizzata addizionando sali di ferro o alluminio in dosi tali da provocare la formazione di fiocchi di idrossido o sali basici insolubili e quindi filtrabili.
3. Filtrazione, effettuata mediante filtri a sabbia in cui passa una corrente d'acqua azionata dalla gravità o dalla pressione esercitata da apposite pompe; oppure da filtri a diatomee, nel caso di piccoli impianti
4. Disinfezione, effettuata generalmente mediante cloro o suoi composti, soprattutto ipocloriti, a seconda che si tratti di grandi o di piccoli impianti.
5. Addolcimento, tendente a eliminare la durezza dell'acqua, effettuato facendo precipitare calcio e magnesio in forma di carbonati e idrossidi, quindi filtrando; oppure ottenuto mediante scambiatori di ioni (resine sintetiche) capaci di sostituire gli ioni sodio a quelli calcio e magnesio.
6. Aerazione, sfruttata per eliminare gas e vapori di sapore sgradevole: consiste nell'immissione di ossigeno mediante frammentazione dell'acqua in gocce minute, oppure con insufflazione diretta di aria compressa.
7. Sterilizzazione, che si ottiene per ebollizione prolungata o meglio riscaldando l'acqua sotto pressione a 125 °C in autoclave: è impiegata nelle industrie farmaceutiche o alimentari, e serve solo per quantitativi limitati.

Industria
L'industria sfrutta tutte le acque naturali: di fiume, sotterranee, di lago e talvolta anche le acque marine; recentemente è stato introdotto l'uso di acque di rifiuto opportunamente trattate. Le acque industriali richiedono comunque una depurazione più o meno accentuata secondo gli impieghi cui sono destinate: l'acqua per alimentazione delle caldaie deve essere completamente addolcita, cioè depurata dai sali, per evitare incrostazioni; analogamente deve essere addolcita l'acqua destinata all'industria tessile, alle lavanderie, alle tintorie, ecc. (ad es., l'acqua per concerie e cartiere deve essere totalmente priva di ferro).
• Acque gassate artificiali
Si distinguono in acque effervescenti o da tavola e acque dette di seltz. Le prime si ottengono di solito aggiungendo all'acqua comune tartrato acido di sodio, bicarbonato di sodio e altri sali, mentre i sali disciolti conferiscono il sapore gradevole.
Ponendo dell'acqua in un sifone (bottiglia resistente alla pressione) e aggiungendo biossido di carbonio contenuto in apposite bombolette, si ottiene l'acqua di seltz.
Sono in commercio numerosi modelli di apparecchi portatili per la produzione di acqua gassata, tutti di semplice uso e impiegati sia da privati sia in pubblici esercizi. La fabbricazione industriale delle acque gassate richiede apparecchiature molto più complesse: gasometri per la preparazione del biossido di carbonio, saturatori, imbottigliatrici automatiche, per bottiglie e sifoni, con capacità fino a decine di migliaia di pezzi all'ora.

, Medicina
• Acque minerali
Vengono così denominate le acque naturali che, in virtù della loro composizione chimica e fisica, provocano nell'organismo umano reazioni utilizzabili a scopo terapeutico.
La classificazione, essenzialmente chimica, usata sino in epoca recente, ha poi subito alcune modifiche, peraltro non ancora molto precise, basate su certe caratteristiche come la radioattività, la presenza di metalli o di gas rari, l'equilibrio acido-base, ecc.
È quasi impossibile quindi classificare le acque minerali in modo soddisfacente secondo tutti i punti di vista (chimico, terapeutico, mineralogico, ecc.): una classificazione particolarmente chiara è quella di Messini che definisce i tipi fondamentali come:
1. Acque oligominerali,
2. Acque mediominerali
3. Acque minerali

Esempio