L'IMPORTANZA DELL'ACQUA PER GLI ESSERI VIVENTI

L'acqua è sicuramente il composto più prezioso che l'uomo conosca, indispensabile alla vita. La vita dell'uomo e di ogni specie vivente sulla terra è, infatti, indissolubilmente legato alla presenza dell'acqua. L'acqua è una sostanza composta, formata cioè da tre atomi: 2 atomi di idrogeno e uno di ossigeno (H₂O) ed ha una notevole proprietà, quella di essere un ottimo solvente, cioè una sostanza capace di sciogliere un’altra sostanza; la maggioranza dei composti che servono alla vita sono solubili in acqua e quasi tutte le reazioni chimiche e biologiche all’interno di un organismo avvengono in ambiente acquoso. Ecco la grande importanza dell’acqua: non esiste essere vivente che non contenga acqua, noi uomini siamo composti per il 60% circa del nostro peso corporeo di acqua, mentre alcune creature marine, ad esempio i celenterati, addirittura per il 90-95%. Il sangue degli organismi animali e la linfa sono costituiti prevalentemente da acqua che ha la funzione di trasportare le sostanze nutritive e di rimuovere i prodotti di rifiuto. L’acqua svolge inoltre un ruolo fondamentale nel metabolismo delle cellule. Più grandi serbatoi naturali di acqua sono certamente gli oceani che coprono poco meno i 4/5 della superficie terrestre. Gli oceani rappresentano per gli uomini la più grande riserva di nutrimento. L’acqua è anche presente nell’atmosfera sotto forma di vapore acqueo. Le nebbie e le nuvole sono formate esclusivamente da vapore acqueo proveniente soprattutto dall’acqua degli oceani, che sotto il calore del sole evapora, si trasforma in vapore acqueo che sale nell’atmosfera e venendo in contatto con temperature più rigide si condensa formando gocce d’acqua che ingrandendosi e riunendosi danno origine alle nuvole; l’acqua ricade sulla terra sotto forma di pioggia e neve. L’acqua che precipita sotto forma di pioggia sul suolo, scorre lungo i pendii e si raccoglie nei laghi e nei fiumi per poi ritornare al mare, una parte di essa viene assorbita in profondità dal terreno, in questo modo l’acqua va ad alimentare le forme di vita sulla Terra (ciclo dell’acqua). Nelle acque dolci dei fiumi, degli stagni, dei laghi, si trova un gran numero di piante e di animali e anche nell’acqua salata dei mari vi è una notevole vita animale e vegetale. Le regioni desertiche della terra, a causa delle scarse precipitazioni, presentano una vegetazione e una vita animale limitata a poche specie. L’uomo nel corso dei secoli ha imparato a sfruttare l’acqua per irrigare i campi, per rendere fertili i terreni aridi e per produrre energia. Ha costruito canali e acquedotti per far arrivare il liquido prezioso dappertutto. Purtroppo l’inquinamento costituisce una grave minaccia, l’acqua viene avvelenata sia dagli scarichi delle fabbriche, sia dall’immondizia, sia dagli scarichi urbani, sia dai prodotti chimici impiegati nell’agricoltura e questo costituisce un grande pericolo per tutti gli esseri viventi.

CAMBIAMENTO DA SOLIDO A LIQUIDO

ESEMPI DI SOLIDI
SEGNALE STRADALE	PANE	MELA

ESEMPI DI LIQUIDI
POZZA D'ACQUA	VINO	INCHIOSTRO

In natura l'acqua si trova allo stato solido (Ghiaccio) Liquido (Normale) e gassoso (Vapore). Avviene in questo modo IL PASSAGGIO DA LIQUIDO A SOLIDO

Si prende dell'acqua dal rubinetto, si mette in un recipiente poi nel congelatore per qualche oretta. Dopo di che quando apriamo vediamo che è diventato solido, cioè, ghiaccio; osserviamo che se tocchiamo l'acqua dopo 2 o 3 ore si è ghiacciata solo la superficie mentre all'interno è ancora liquido.

Si prende la vaschetta;

1. si mette nel freezer;
2. è diventato solido = ghiaccio

3. notiamo che è uscita fuori l'acqua. Quando il ghiaccio si è formato del tutto si osserva che aumenta di volume perchè l'acqua esce dal recipiente. Infatti è successo che una bottiglia di coca cola dimenticata nel congelatore è scoppiata perchè il liquido si è congelato e non ha trovato lo spazio per poter uscire.

IL PASSAGGIO DA SOLIDO A LIQUIDO

Prendiamo il ghiaccio, lo mettiamo sotto il sole e dopo un po' di tempo è diventato liquido. Cioè acqua dopo di che vaporizza.

1. Si mette sotto il sole;
2. lo lasciamo per un po' di tempo sotto il sole;
3. vediamo che è diventato acqua;
4. dopo evapora e diventa vapore acqueo.

DIFFERENZE TRA LE SOSTANZE

Le sostanze solide hanno le molecole attaccate l'una alle altre, tutte vicine con spazi limitati e legami forti.
Le sostanze liquide hanno le molecole distanti e legate con "catene"
Le sostanze gassose hanno le molecole libere.

L’ACQUA COME SOLVENTE

L’acqua è un elemento fondamentale presente in natura che possiede molte proprietà; tra queste, la più importante, dal punto di vista chimico, è che l’acqua ha la capacità di fungere da solvente. Questo vuol dire che l’acqua porta in soluzione, cioè fa sciogliere, molte altre sostanze, sia organiche che inorganiche con cui entra in contatto. La molecola dell’acqua è formata da un atomo di ossigeno e da due atomi di idrogeno. La carica negativa sta nell’ossigeno e la carica positiva nell’idrogeno. Questa caratteristica prende il nome di legame a idrogeno che si stabilisce tra le molecole dell’acqua e anche con tutte le altre molecole aventi cariche così distribuite. Se mettiamo del sale da cucina (soluto) in un recipiente contenente acqua (solvente) avviene la dissociazione elettrolitica cioè la forza che tiene insieme le molecole del sale diminuisce e quindi esso si scioglie.

Ovunque c’è vita, l’acqua è presente. Nessun essere vivente potrebbe vivere senza acqua. Lungo i fiumi, sulle rive dei laghi sulle coste del mare crescono tante specie di piante. Molti animali in prossimità delle acque trovano un abitat ideale per vivere.

E se diventasse velenoso?

Oggi l’acqua rischia di diventare velenosa a causa dell’inquinamento. Nei fiumi e nel mare si trovano sostanze che non ci dovrebbero essere. Nei centri industriali le fabbriche scaricano molti rifiuti nelle acque. Nei rifiuti ci sono sostanze velenose che possono danneggiare la vita dentro e fuori dalle acque. Anche le case scaricano i loro rifiuti nelle acque. Spesso, purtroppo, buttiamo nelle acque sostanze che la natura non può distruggere. Uno dei rifiuti della nostra casa è costituito dai detersivi che si usano per lavare i vestiti e per pulire la casa.

Povero mare Adriatico!

Oggi un mare intero, il mare Adriatico, rischia di morire. L’Adriatico è un mare chiuso in cui l’acqua non ha molto ricambio. Questo favorisce l’inquinamento. Nel mare Adriatico sono state pescate vongole non commestibili e si sono sviluppate molte alghe, che hanno invaso i litorali. Le autorità sanitarie hanno sconsigliato la balneazione in alcuni tratti di costa.

I depuratori

Le acque reflue vengono raccolte e convogliate ai depuratori mediante reti di tubazioni e canalizzazioni classificate in basse al tipo di liquame da trasportare. In alcuni casi l’acqua piovana e quella di scarico urbano vengono introdotte in uno stesso sistema di condotti, detti a canalizzazione unica, in altri casi in due sistemi diversi. Questi liquami passano attraverso i condotti ad una velocità di 0,5 m/sec, per poi finire, attraverso una serie di sifoni e condotti principali, nei collettori degli impianti di depurazione. Tutte le acque di scarico contengono materiali solidi disciolti o in sospensione. Quelli disciolti non possono essere filtrati, mentre quelli in sospensione sono in grado di essere trattenuti da una carta filtrante. La composizione delle infiltrazioni circolanti nelle fognature è legata a quella delle acque della falda da cui derivano. Le acque meteoriche presentano in genere elevate concentrazioni di batteri, sostanze grasse e sostanze organiche chimiche liquami contengono residui solidi che vengono tolti mediante griglie per poi essere immessi in un trituratore che sminuzza i residui organici. Vengono poi fatte altre operazioni, tra le quali la dissabbiatura, dove vengono tolte la sabbia, la ghiaia, etc…, la sedimentazione dove i liquami passano in un sedimentatore dove la materia organica e inorganica viene messa a sedimentare nel fondo di esso, la flottazione che consiste nel portare in superficie i liquami in sospensione etc…, fino al momento in cui il liquame viene gettato nei fiumi e nei laghi.

I MODI DI UTILIZZARE L'ACQUA SALATA

L’evaporazione istantanea è il metodo più comune per dissalare l’acqua. L’acqua di mare, preriscaldata, viene immessa in cisterne sottovuoto dove immediatamente vaporizza; raccogliendo il vapore condensato si recupera acqua dolce, mentre nelle cisterne rimane acqua ad alta concentrazione salina. Negli impianti di dissalazione questo processo viene ripetuto più volte. L’acqua, una volta distillata e dissalata, viene immessa nelle reti idriche delle città e usata per altri scopi, come l’irrigazione dei campi.

Le acque nelle città sono quelle degli acquedotti, delle fogne, delle fontane e, se ci sono, dei fiumi. L’acqua che esce dal nostro rubinetto di casa può avere diverse fonti: dalle falde acquifere, serbatoi di acqua sotterranei che si formano naturalmente se ci sono strati di rocce impermeabili, oppure dalle sorgenti, che si trovano sopra ad uno strato di suolo impermeabili e che poi zampillano fuori, o dai laghi e dai fiumi la cui acqua arriva alle città per messo degli acquedotti. Ma, qualunque sia l’origine dell’acqua, essa deve essere depurata da germi e rifiuti, e quindi resa potabile. Per fare questo, a seconda della fonte, ci sono metodi e costi diversi. Quando le acque escono dalle città sono sporche a causa di vari inquinanti:

GLI ATOMI

Gli atomi sono la più piccola porzione di una materia che si può definire un elemento e che ne possiede le proprietà chimiche. La parola "atomo", che deriva dal greco àtomos, "indivisibile" veniva usata dagli antichi filosofi per definire le entità elementari, indistruttibili ed invisibili, che costituivano la materia. L'atomo era considerato la più piccola porzione di una materia che potesse essere concepita, e questa idea prevalse fino a quando la natura dell'atomo divenne uno degli argomenti principali della ricerca scientifica sperimentale.

A causa dell'intensa forza di attrazione tra le molecole, le sostanze solide sono caratterizzate da una forma e volume ben definiti. Nello stato liquido, le forze di attrazione molecolare sono meno intense e permettono il movimento delle molecole le une rispetto all'altra. come conseguenza un liquido è dotato di volume ma non di forma propria. Nella materia gassosa, le molecole si muovono liberamente a distanze notevoli l'una dall'altra e non oppongono resistenza ad alcun cambiamento di forma, né di volume; un gas non confinato tende a diffondere indefinitamente aumentando il volume occupato e diminuendo la propria densità. Perlopiù le sostanze si trovano allo stato solido a bassa temperatura, a quello liquido a temperature intermedie ed a quello gassoso ad alte temperature. La temperature a cui una data sostanza passa dallo stato solido a quello liquido si dice punto di fusione.

CICLO DELL'ACQUA IN CUCINA

Tutti sapete come si cucina della pasta, ma non sapete quello che accade dentro la pentola.

	Se noi mettiamo dell'acqua in una pentola, questa sarà fredda in quanto il movimento delle molecole è talmente lento che non è visibile ai nostri occhi.
	L'acqua calda non è più immobile, ossia il movimento delle molecole è aumentato ed è già visibile.
	L'acqua bolle, il movimento è molto forte. Basta mettere il coperchio, che il calore è talmente forte che fa cadere il coperchio e nello stesso momento evapora.

Il primo esperimento è sull’evaporazione dell’acqua:

MATERIALI:

becher (contenitore di vetro in pirex);

retina spargi fiamma;

tre piedi;

fornelletto;

acqua;

alcool;

termometro.

METODO:

messo l’alcool dentro il fornelletto lo abbiamo acceso e aspettato che l’acqua che stava dentro il becher bollisse.

RISULTATI:

Prima che l’acqua iniziasse a bollire salivano delle piccole bollicine di vapore acqueo, quando stava per iniziare a bollire si vedeva il fumo che si diffondeva nell’aria. A 90 gradi ha iniziato a bollire. Questo è il diagramma che ci indica la temperatura dell’acqua prima e dopo l’ebollizione.

Il secondo esperimento è sull’amido:

MATERIALI:

bisturi;

patata;

carta;

sale;

zucchero;

mela;

gesso;

tintura di iodio in soluzione alcolica.

METODO:

Si prende un pezzetto di tutto ciò e mettiamo la goccia di tintura di iodio lasciandola cadere su: patata, carta, mela, gesso, sale e zucchero.

RISULTATI:

Nelle sostanze dove era presente l’amido la tintura è diventata nera; possiamo anche notare che sulla maggior parte delle sostanze è marrone.

I pesci sono vertebrati adatti alla vita acquatica, grazie alla particolare forma idrodinamica del loro corpo, che è lungo e affusolato in modo da opporre meno resistenza all’acqua nella quale si muovono con estrema facilità. Essi hanno il corpo coperto di squame che sono delle lamelle disposte come le tegole di un tetto, che li proteggono da urti e sfregamenti. L'epidermide contiene le cellule pigmentate, che conferiscono al pesce il colore tipico e le cellule che secernono il muco viscido di cui è rivestito tutto il corpo. Il corpo è poi dotato di pinne che consentono il movimento, vi sono quattro pinne pari, due per lato e sono le pettorali e le ventrali e le pinne impari che sono le dorsali, le pettorali e le caudali. Sul corpo vi è anche un particolare organo di senso: la linea laterale, quella striscia più o meno scura che va dalla testa alla coda, in grado di avvertire le vibrazioni dell’acqua, permettendo ai pesci di muoversi facilmente tra gli scogli. L’apparato respiratorio dei pesci consiste di una serie di fessure, le fessure branchiali, che mettono in comunicazione la faringe con le camere bronchiali su ciascun lato del corpo, posteriormente alla testa. Queste camere sono coperte da un opercolo e al loro interno si trovano le branchie, che hanno la forma di lamine o filamenti sottili nei quali circola il sangue. Quando il pesce inghiotte l’acqua e la espelle attraverso le branchie, l’ossigeno in essa disciolto passa nel sangue attraverso le sottili membrane bronchiali mentre l’anidride carbonica passa dal sangue all’acqua. Lungo i fianchi, in corrispondenza del tronco e della coda sono disposti i principali muscoli del corpo di un pesce, mentre le masse muscolari più estese si trovano sul dorso, ai lati della colonna vertebrale. Ogni massa muscolare è composta da una serie di segmenti. Nel nuoto la contrazione dei segmenti, l’uno dopo l’altra dalla testa alla coda, imprime alla pinna caudale un movimento ondulatorio. Piccoli muscoli controllano, poi, il movimento della bocca, delle branchie, delle pinne e degli occhi. Il corpo è poi sostenuto dalla colonna vertebrale e dallo scheletro che insieme formano la cosiddetta <<lisca>> e possono essere costituiti da ossa, in questo caso si hanno i pesci ossei che presentano: una bocca terminale, delle branchie coperte di opercoli e la vescica natatoria, un organo a forma di sacco che riempiendosi o svuotandosi d’acqua permette al pesce di salire o scendere a minore o maggiore profondità; oppure da cartilagine in questo caso si hanno i pesci cartilaginei che hanno una bocca ventrale, branchie non coperte da opercoli, che si aprono in 4 o 5 fessure sui fianchi e assenza di vescica natatoria per cui per mantenersi sospesi devono nuotare in continuazione. I pesci sono animali a sangue freddo cioè eterotermi e ovipari, cioè si riproducono per mezzo di uova con fecondazione esterna. Il loro apparato digerente si compone di bocca, denti di forma variabile a seconda del tipo di alimentazione, faringe, esofago, stomaco e intestino, che termina nell’apertura anale.

Nella scienza, esiste un oggetto capace di misurare il calore contenuto in una sostanza: il termometro. Questo è formato da un tubicino di vetro detto capillare che si chiude alle due estremità, dal bulbo, che si trova nell’estremità inferiore, più larga, nel quale è contenuto un liquido, in genere il mercurio, ed infine tutto questo è racchiuso in un grande tubicino di vetro con la punta metallica. Il movimento del mercurio si basa sulla dilatazione termica nella quale il mercurio contenuto nel bulbo, venendo a contatto con il calore tende a salire, quindi a dilatarsi e a fornirci la misura del calore contenuta nella sostanza presa in considerazione.

Ma per sapere la misura giusta del calore in un corpo, vicino al tubo di vetro, vi è stata scritta la scala termometrica.

Questa può avere tre tipi di misura diversi.

Il primo tipo è quello che noi tutti usiamo e conosciamo meglio, ossia la scala Celsius formata da gradi centigradi (°C) e le sue misure fondamentali sono:

• 0°C (punto di fusione del ghiaccio);

• 100°C (punto di ebollizione dell’acqua).

Il secondo tipo è la scala Reamur in cui le misure fondamentali sono:

• 0°R (punto di fusione del ghiaccio);

• 80°R (punto di ebollizione dell’acqua).

Il terzo tipo è la scala Fahreneit in cui le misure fondamentali sono:

• 32°F (punto di fusione del ghiaccio);

• 212°F (punto di ebollizione dell’acqua).

Per definire l’unità di misura del calore la caloria, ci si riferisce all’acqua. La caloria è la quantità di calore che serve per fare aumentare di 1°C la temperatura di 1 g di acqua distillata.

La chilocaloria invece è la quantità di calore necessaria per fare aumentare di 1°C la temperatura di 1 Kg di acqua distillata. Il calore specifico invece è la quantità di calore (espresso in calorie) necessaria per aumentare di 1°C la temperatura di 1 g di quella sostanza.