Scienza e Tecnologia – l’acqua

Acqua

L’acqua è quel liquido naturale senza il quale non potrebbe sussistere la vita sulla Terra. Animali e piante contengono più acqua che non altre sostanze. Nella vita giornaliera dell’uomo l’acqua ha un’importanza notevolissima, maggiore di qualsiasi altra cosa, ad eccezione dell’aria che egli respira.

Ciò nonostante, vi è tale abbondanza d’acqua che l’uomo non ci fa più gran caso. In aggiunta all’uso comune dell’acqua, l’uomo la impiega per produrre energia e per i trasporti.

L’acqua è quel liquido che ricopre circa i sette decimi della superficie terrestre; essa costituisce la cosiddetta idrosfera. Le correnti che si formano in quelle grandi masse di acqua che sono gli oceani influenzano il clima di diverse regioni della Terra. Ad esempio, senza l’esistenza della Corrente del Golfo, la Gran Bretagna e tutta l’Europa settentrionale avrebbero un clima così freddo che per l’uomo sarebbe quasi impossibile abitarvi.

L’acqua per la forza di gravità scorre verso il basso lungo il corso dei fiumi e costituisce una forza che può essere imbrigliata per far funzionare le centrali elettriche, le macchine, i mulini, ecc. La tensione superficiale dell’acqua fa sì che la pioggia possa cadere in forma di minute goccioline. L’acqua costituisce una via di comunicazioni sulla quale l’uomo può trasportare merci in quasi tutti i luoghi della Terra.

L’acqua del mare porta in soluzione quasi tutti gli elementi chimici conosciuti. Ad esempio il bromo usato come antidetonante nelle benzine viene estratto dalle acque marine. I sali di potassio usati come fertilizzanti vengono ricavati anche da acque di alcuni laghi salati.

Quando l’acqua passa allo stato di vapore, per mezzo del calore, il suo volume aumenta di ben 1250 volte creando una forza capace di azionare le locomotive ed altre macchine a vapore. L’acqua è praticamente incompressibile e viene per questo motivo impiegata in molti usi tecnici. Quantunque essa sia un cattivo conduttore del calore e dell’elettricità, se pura, ha un calore specifico più alto di numerose altre sostanze; essa è infatti stata adottata come modello per le misure di calore specifico e peso specifico.

Negli organismi l’acqua costituisce gran parte del protoplasma che è la sostanza fondamentale della materia vivente. Il sangue dell’uomo e la linfa dei vegetali sono costituiti essenzialmente da acqua; l’uomo deve quindi bere, cioè introdurre nel corpo una notevole quantità di acqua per vivere; se un uomo non beve acqua, dopo 8-10 giorni va incontro a sicura morte. Il corpo umano è infatti costituito per due terzi circa da acqua.

L’acqua in generale non è pura, anche se i chimici la descrivono come una sostanza liquida di formula H2O cioè costituita da 2 parti di idrogeno ed una di ossigeno. Ad eccezione dell’acqua piovana e dell’acqua derivante dallo scioglimento dei ghiacci della banchisa polare, l’acqua contiene sempre alcune impurezze. L’acqua del mare contiene ad esempio una notevole quantità di sali in particolare di cloruro di sodio. Le acque sorgive di monte e le acque di alcuni pozzi possono essere ferruginose o solforose, possono contenere cioè sali di ferro o acido solfidrico. Queste impurezze possono rendere imbevibili e disgustose le acque potabili, oppure possono essere dannose per gli impianti industriali che le utilizzano.

Dal momento che l’acqua è un liquido indispensabile alla vita umana, sono stati istituiti centri sanitari per analizzare le acque e per compiere ricerche atte ad eliminare le impurità dell’acqua che deve servire per uso potabile.

In molti paesi l’acqua potabile viene pompata direttamente da notevoli profondità dal sottosuolo delle pianure. Nei paesi di montagna vengono ricavate acque da sorgenti naturali; nei grandi centri abitati dove si è costretti ad usare come potabili l’acqua dei fiumi e dei laghi, essa viene sottoposta a processi di purificazione progettati e realizzati da ingegneri specializzati. Vi sono diversi metodi per purificare l’acqua; quello più diffuso consiste nell’aggiungere ipoclorito di calcio che sviluppa cloro all’acqua. Anche l’acqua delle piscine viene trattata con cloro per evitare infezioni e contagi ai bagnanti.

Il termine acqua dura generalmente viene applicato alle acque che contengono notevoli quantità di sali di calcio e magnesio. Le acque prive di calcio e magnesio vengono chiamate dolci. Nelle acque è contenuto generalmente il bicarbonato di calcio; ed è proprio questo sale che si trasforma in carbonato e fa la sua apparizione in forma di incrostazioni bianche sulle pentola o sulle pareti della caraffa dell’acqua dopo un periodo di uso. Esistono diversi modi per attenuare la durezza delle acque: quello più diffuso attualmente è il sistema dello scambio cationico. Si riesce cioè a far intervenire uno scambio tra gli ioni di calcio e magnesio dell’acqua e ioni di sodio e potassio. Questo scambio avviene perché i cloruri di sodio e potassio, molto solubili, provocano la separazione dei sali di calcio e magnesio dall’acqua in forma di precipitato (che intorbida l’acqua stessa). Esiste anche il metodo della deionizzazione che rimuove i sali sciolti nell’acqua mediante l’uso di alcune sostanze resinose.

Esperimento: potete fare bollire dell’acqua raffreddandola.

1 – Mettete dell’acqua in una bottiglia di pyrex. Sistemate la bottiglia in un recipiente contenente dell’acqua. Mettete tutto sul gas. Lasciate che l’acqua si scaldi finché l’acqua che avete messo nella bottiglia bolla per almeno cinque minuti.

2 – Chiudete il gas o togliete la fonte di calore. L’acqua smetterà di bollire. Tappate immediatamente la bottiglia e capovolgetela risistemandola nel recipiente.

3 – Versate lentamente un bicchiere di acqua gelata sulla bottiglia. Riprenderà l’acqua a bollire? Perché? Se considererete la differenza di pressione d’aria, avrete la risposta a questo quesito.

Esperimento: come si estrae il sale dall’acqua.

1 – Procuratevi un tappo di gomma ed un recipiente, di pyrex o di metallo, che possa essere messo su un fornello. Fissate un tubo di gomma della lunghezza di 60 cm ad un altro tubo più corto e di vetro ed inserite quest’ultimo nell’unico foro di un tappo.

2 – aggiungete un cucchiaio di sale a mezzo litro di acqua e versatela poi nel recipiente. Inserite l’altro capo del tubo di gomma in una bottiglia che sistemerete in un altro recipiente contenente del ghiaccio triturato.

3 – fate bollire l’acqua salata fino a completa consumazione. Mentre l’acqua evapora, il sale rimane nel recipiente. Il vapore può uscire solo attraverso il tubo di gomma. Incontrando l’aria fredda che si trova nella bottiglie immersa nel ghiaccio triturato, il vapore si condensa e si raccoglie allo stato di acqua.

4 – assaggiate l’acqua distillata. E’ salata?

2 risposte a "Scienza e Tecnologia – l’acqua"

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