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Enigmi frizzanti – I segreti delle bollicine, tra fisica, chimica e gastronomia – 2

Se le bollicine nelle bevande gassate sono spesso artificiali, sono invece naturalissime quelle dello spumante. Per ottenere vini spumanti, infatti, si aggiungono al vino lieviti naturali e zucchero, che portano alla formazione di anidride carbonica. Le bollicine sono un indice di qualità: i sommelier ne valutano il numero e la “grana”, cioè le dimensioni, oltre alla persistenza. La fontanella di bolle che risale nel calice ha addirittura un nome tecnico: perlage. Più le bollicine sono piccole e numerose, e il perlage persistente, più lo spumante è pregiato.

A volte le bollicine si sprigionano da solidi: basta aggiungere acqua. E’ il caso dei medicinali in compresse effervescenti, delle pastiglie di digestivo o della magnesia. Tutti questi preparati contengono cristalli di un acido, generalmente citrico, e bicarbonato di sodio. Questi, in ambiente secco, possono convivere senza reagire chimicamente. Ma basta aggiungere acqua perché s’inneschi una reazione che produce, tra l’altro, anidride carbonica. Lo stesso fenomeno avviene con gli sciogli-calcare: gli acidi in essi contenuti attaccano il carbonato di calcio che compone il calcare, e nella reazione si libera anidride carbonica: è questa a creare l’effervescenza sulla macchia di calcare mentre viene sciolta.

E le caramelle frizzanti, che fanno le bollicine in bocca? Anche qui tra gli ingredienti ci sono cristalli di acido citrico e bicarbonato, che sono attivati dalla saliva.

Ci sono poi effervescenze dovute all’applicazione di una forza. Basta scuotere una bottiglia piena d’acqua: quando ci si ferma, si nota una serie di bolle che risalgono. Questo succede perché agitando il flacone si rompe la superficie del liquido che, richiudendosi, ingloba porzioni di aria. L’aria è un gas poco solubile, quindi forma subito bolle che risalgono in superficie. Una minima parte resta disciolta e si coagula in bollicine solo in seguito (è il caso del bicchiere d’acqua lasciato durante la notte sul comodino).

Sono fatte di aria inglobata anche le bolle della scia delle barche. La rotazione dell’elica richiama aria, parte della quale rimane intrappolata quando la superficie dell’acqua si richiude. C’è però un altro meccanismo coinvolto, che è quello della cavitazione: la formazione, in un liquido, di cavità piene di vapore del liquido stesso o di altri gas. La velocità delle eliche fa diminuire la pressione dell’acqua a contatto con la pala e produce queste bolle di cavitazione, che poi implodono provocando l’erosione di eliche e turbine.

Le bollicine sono coinvolte anche in un fenomeno fisico tuttora inspiegato, quello della sonoluminescenza: un’onda sonora della giusta intensità e frequenza fa implodere le bollicine presenti nell’acqua, con la contemporanea produzione di un lampo luminosissimo. All’interno di queste bollicine che implodono, si ritiene che la temperatura arrivi a migliaia o forse milioni di gradi. Queste bollicine diventano per un istante micro-reattori di reazioni chimiche, innescate dall’energia sonora, e il cui unico prodotto visibile è la luce. Dalle bollicine, possiamo ancora aspettarci molte sorprese.

Enigmi frizzanti – I segreti delle bollicine, tra fisica, chimica e gastronomia

Sono insapori, ma indispensabili nei brindisi. Sono innocue, eppure corrodono le eliche. Sono ben note, eppure al centro di un fenomeno ancora misterioso come la sonoluminescenza.

Sono impalpabili, non hanno sapore e tendono a dissolversi nell’aria. Eppure, senza di loro i brindisi (ma anche i pranzi di tutti i giorni) non sarebbero più gli stessi. Le bollicine sono ingredienti fondamentale di tante bevande, dall’acqua minerale allo champagne. E sono amate: gli italiani ogni anno bevono circa 900 milioni di litri di bibite frizzanti, 135 milioni di bottiglie di spumanti e più di 3 miliardi di litri di acqua gassata.

Quanto contano, le bollicine? Moltissimo, a giudicare dai precedenti storici: già Plinio il Vecchio, nel I secolo d. C., vantava le sue scorte di acqua naturalmente effervescente.

Liscia o gassata?

“Liscia o gassata?” ci viene chiesto al ristorante. La differenza è, appunto, in un gas: l’anidride carbonica sciolta nel liquido. A una temperatura di 20 gradi, in un cm3 di acqua si possono sciogliere ben 0,88 cm3 di anidride carbonica, contro solo 0,01 cm3 di altro gas come l’aria. Nel liquido (per esempio in una bottiglia di acqua frizzante ancora tappata), l’anidride carbonica è in forma di microbolle che noi non vediamo: queste tendono a fondersi tra loro in sfere più grandi, formando appunto le bollicine, non appena l’apertura della bottiglia crea una depressione. Il flusso di anidride carbonica continua finché la bibita non è completamente sgassata.

All’acqua, le bollicine possono essere aggiunte artificialmente, introducendo anidride carbonica dopo il prelievo dalla sorgente, ma questo processo avviene anche in natura, quando l’acqua attraversa minerali che rilasciano anidride carbonica. Il risultato è un’acqua naturalmente frizzante.

Alcune fonti “effervescenti” sono conosciute fin dall’antichità e vengono sfruttate ancora oggi. E’ il caso della sorgente Ferrarelle, a Riardo (Caserta): avevano provato la sua acqua Vitruvio, Cicerone, Plinio il Vecchio. Anche le sorgenti dell’acqua di Nepi (Viterbo) erano utilizzate dai Romani, tanto che la famiglia dei Gracchi aveva fatto costruire qui le terme.

Le fonti gassate furono le uniche produttrici di bollicine fino al 1767, quando il medico inglese Joseph Priestley inventò la prima “acqua carbonata”, cioè con l’aggiunta di anidride carbonica. Qualche decennio più tardi scoppiò la moda delle bevande gassate. In particolare negli Usa, dove si diffusero le “soda fountain”, gli impianti per acqua gassata alla spina. Si iniziarono a preparare bibite aromatizzate con erbe e spezie, e nel 1886 John S. Pemberton, di Atlanta, inventò la Coca-Cola.

Questione di gusti

Ma perché a qualcuno le bevande gassate piacciono tanto? Un motivo è che in presenza di bollicine la salivazione aumenta: la bevanda gassata sembra così più dissetante. Cosa accade, poi, bevendo le bollicine? La temperatura più alta all’interno del corpo e l’acidità dei succhi gastrici diminuiscono la capacità dell’anidride carbonica di restare disciolta, infatti non a caso in un liquido acido come la Coca-Cola, l’anidride carbonica viene espulsa velocemente all’apertura della bottiglia, e forma la spuma: il gas ancora presente nel liquido viene così liberato. L’anidride carbonica introdotta nello stomaco, comunque, non viene digerita ma espulsa con l’eruttazione: di conseguenza, le pareti dello stomaco si rilasciano dando una sensazione, falsa, di avvenuta digestione. Ecco da dove nasce l’errata convinzione che le bevande gassate favoriscano la digestione. Anzi a lungo andare possono arrecare danni all’apparato digerente.

L’acqua gassata dilata le pareti dello stomaco, come se questo fosse pieno di cibo e lo induce a secernere troppi succhi gastrici, che possono intaccarle. L’acqua gassata non è invece dannosa nelle diete dimagranti, semmai l’anidride carbonica provoca gonfiore. Continua domani.

Scienza e Tecnologia – L’acqua marina

ACQUA MARINA

L’acqua del mare contiene quasi tutti gli elementi chimici; questi sono in massima parte disciolti nell’acqua in forma di sali. Nell’acqua del mare vivono grandi pesci e grandi alghe ma anche una miriade di piccolissimi organismi animali o vegetali. L’uomo sta studiando il modo di utilizzare gli esseri viventi e i sali minerali esistenti nell’acqua del mare.

La pesca è senza dubbio la più importante risorsa del mare. Anche alcuni elementi chimici vengono estratti dall’acqua del mare. Lo iodio viene ricavato dalle acque del mare; con un complesso procedimento chimico il magnesio metallico può essere ottenuto dai sali di magnesio contenuti nell’acqua del mare. Molte popolazioni costiere ricavarono per secoli il sale per uso domestico dalle acque del mare: questo metodo oggi industrializzato è tuttora in uso. Il contenuto totale dei sali disciolti nell’acqua del mare, detto anche salinità, è espresso in “percento” (%) o anche in “permille” parti di acqua.

La salinità delle acque del mare varia da valori molto bassi, presso la foce dei fiumi, sino al 4,2% nei mari chiusi, in climi con forte insolazione e notevole evaporazione di acqua. La salinità media di 35 parti di sali per mille di acqua corrisponde quindi al 3,5%.

La presenza dei sali rende l’acqua dei mari più densa dell’acqua dolce dei fiumi e dei laghi. Questa è una delle cause che determinano le correnti marine. Inoltre le acque dei mari freddi sono più pesanti delle acque dei mari caldi (ciò avviene tuttavia in genere per tutte le acque). L’acqua del mare, come pure l’acqua dolce, richiede grandi quantità di calore per scaldarsi e perde assai lentamente il suo calore; è a causa di questa caratteristica che le grandi masse di acqua dei mari influiscono così intensamente sul clima dei continenti. Inoltre la presenza di sali disciolti nell’acqua del mare ne abbassa a -15 °C il punto di congelamento, che per l’acqua dolce è a 0 °C.

Quando l’acqua del mare evapora ad opera del calore del sole o con mezzi artificiali creati dall’uomo, solo le molecole di acqua si trasformano in vapore lasciando indietro i sali che si concentrano nella massa di acqua. E’ stato accertato che la particolare miscela di sali esistenti nell’acqua del mare è approssimativamente la stessa presente nel sangue e nei liquidi organici degli animali e delle piante; per questo motivo l’acqua del mare talvolta è poeticamente considerata dagli scienziati come l’antica origine dei liquidi vitali; alcuni scienziati hanno anche sviluppata una teoria in base alla quale la vita cominciò nelle acque o lungo le rive di antichi mari.

Alcune importanti proprietà dell’acqua marina

Salinità (in media) – 35 parti su mille (3,5%). Densità – 1,02 gr. per C3.

Salinità (solo cloruro di sodio) – dall’1 all’1,3 %.

Composizione chimica dell’acqua marina:

  percentuale Peso (in grammi)
  Allo stato In 1000 cm cubi di
metalli solido Acqua marina
     
Ioni di sodio 30.0 10.50
Ioni di calcio  1.2   0.42
Ioni di magnesio  4.0   1.40
Ioni di potassio  1.1   0.39
     
Altri ioni metallici (compresi il ferro, lo iodio, il rame, l’oro e molti altri  0.3   0.11
Non-metalli (in soluzione salina con i metalli su indicati    
Cloruri 54.6 19.25
Solfati   8.0   2.80
Bromuri   0.2   0.07
Carbonati   0.2   0.07
Altri ioni non metallici   0.4   0.14
     
  100.0 % 35.00 circa
     
     
     
     
     

ACQUA PESANTE

Acqua pesante è il nome non rigorosamente scientifico che viene comunemente dato ad un composto di ossigeno ed un ISOTOPO dell’idrogeno.

Questo composto è qualcosa di simile all’acqua ordinaria. Questo isotopo dell’idrogeno si chiama deuterio, e il composto formato da deuterio ed ossigeno è l’ossido di deuterio, la cosiddetta “acqua pesante”

L’isotopo pesante dell’idrogeno ha il simbolo 2H oppure D; l’ossido ha la formula 2H 2O oppure ordinaria che è H2O.

Il deuterio è usato in molti campi della ricerca scientifica, in fisica, chimica, biologia e, soprattutto per ricerche nucleari.

il ciclo dell’acqua

IL CICLO DELL’ACQUA

Il ciclo dell’acqua è la storia di una goccia di pioggia. Il ciclo dell’acqua comincia negli oceani, nei laghi, in tutti gli specchi d’acqua. Quando il sole dardeggia, l’aria si riscalda ed agisce, si potrebbe dire come una spugna. Il calore del sole cambia lo stato dell’acqua superficiale da liquido a vapore che è chiamato vapore acqueo. Questo fenomeno viene chiamato evaporazione. L’aria calda, più leggera dell’aria fredda, sale verso l’alto ed al suo posto altra aria viene richiamata; si sviluppa così una corrente di aria ascensionale e si hanno così i venti.

Quando l’aria calda ed umida sale lungo i pendii montuosi oppure quando masse di aria calda e umida giungono nelle alte regioni dell’atmosfera subiscono un raffreddamento che produce la condensazione del vapore che si condensa in acqua.

Una goccia di pioggia è quindi formata dalla riunione di piccole particelle di vapore acqueo condensate in acqua. La condensazione aumenta a mano a mano e le gocce cadono verso la superficie terrestre attratte verso il basso dalla forza di gravità.

Sulla superficie della terra le gocce di pioggia si riuniscono ad altre gocce di pioggia, e se il suolo non le assorbe rapidamente si formano piccoli rigagnoli che si riuniscono in torrentelli e fiumi sempre più grandi. Non tutta l’acqua però raggiunge il mare; una parte di essa evapora di nuovo nell’aria e rientra subito nel ciclo formando dapprima nubi e ricadendo nuovamente come pioggia. La maggior parte tuttavia va a formare i laghi e scorre poi verso il mare dove ricomincia il suo ciclo.

Una parte dell’acqua piovana penetra nel suolo, viene trattenuta negli interstizi capillari del terreno, dove viene utilizzata dalle piante che in esso affondano le loro radici. Un’altra parte dell’acqua piovana filtra lentamente nel sottosuolo attraverso le fessure delle rocce prendendo vie sotterranee. Col passare del tempo, in seguito a lenti movimenti anche quest’acqua che imbeve il terreno si sposta verso i corsi d’acqua, gli stagni, i laghi e infine raggiunge anch’essa il mare, dove ancora una volta evapora condensandosi nuovamente in nubi; quindi il ciclo completo della goccia d’acqua si ripete.

Il ciclo dell’acqua è un fenomeno di grandissima importanza per tutti gli esseri viventi, animali e vegetali.