Viaggio nella chimica dell’acqua

L’acqua è un composto liquido incolore, insapore ed inodore, la cui singola molecola si forma a partire dall’unione di due atomi di idrogeno (elemento H della tavola periodica) e di un atomo di ossigeno (elemento O della tavola periodica). La sua formula chimica (o formula molecolare) è H₂O ed il suo nome alternativo è monossido di diidrogeno.

Quando si forma una molecola di acqua, gli atomi di idrogeno si legano con l’atomo di ossigeno mediante un legame covalente polare, una tipologia di legame in cui gli elettroni sono suddivisi in maniera non eguale tra i due atomi (in questo caso a causa della maggiore elettronegatività, cioè della tendenza ad attrarre elettroni, della molecola di ossigeno). Questa differenza nella capacità di attrarre elettroni fa si che la molecola d’acqua sia una molecola dipolare, ovvero una molecola che presenta un “dipolo”: intorno all’ossigeno è presente una carica negativa, mentre intorno agli idrogeni una carica positiva. Le molecole d’acqua si uniscono tra di loro attraverso un legame chiamato “idrogeno”, questo tipo di legame, che si forma tra un atomo di idrogeno di una molecola ed un atomo elettronegativo (come ad esempio l’ossigeno) di un’altra molecola, è responsabile sia delle caratteristiche che delle proprietà chimico – fisiche dell’acqua.

L’acqua è una molecola versatile, ed in natura si presenta in tre diversi stati: liquido, solido e gassoso. Il passaggio tra uno stato e l’altro è un processo ben definito che prende nomi diversi in base al cambiamento di stato:

• Solidificazione: passaggio dallo stato liquido allo stato solido, avviene ad una temperatura di 0° C e forma il ghiaccio.
• Vaporizzazione: il passaggio dallo stato liquido allo stato gassoso, avviene alla temperatura di 100° C, ovvero alla temperatura di ebollizione dell’acqua e genera vapore acqueo.
• Condensazione: è il processo inverso alla vaporizzazione, cioè il passaggio dallo stato di vapore acqueo allo stato liquido.
• Liquefazione: è il passaggio dallo stato solido allo stato liquido.
• Sublimazione: è il passaggio diretto dallo stato solido allo stato gassoso, senza passare dallo stato liquido.

• Brinamento: processo inverso alla sublimazione, è il passaggio diretto dallo stato gassoso allo stato solido senza passare dallo stato liquido.

Grazie alla sua particolare struttura molecolare, l’acqua possiede caratteristiche chimico – fisiche uniche tra cui:

• Coesione, ovvero una forza che viene esercitata tra molecole dello stesso tipo, quindi tra una molecola d’acqua e l’altra, responsabile della formazione delle gocce.
• Adesione, una forza che si esercita tra molecole di tipo diverso, ovvero tra una molecola d’acqua ed un’altra molecola. Tale forza è responsabile della capacità dell’acqua di aderire ad una superficie, quale ad esempio un vetro, senza scivolare da essa.
• Capillarità, ovvero la capacità dell’acqua di muoversi attraverso degli spazi molto piccoli quali ad esempio dei tubi.
• Scarsa capacità di ionizzazione autonoma ma alta capacità di interagire con altre sostanze e comportarsi sia da acido che da base.
• Capacità di fare da solvente ovvero, combinandosi con sostanze definite soluti, è in grado di “sciogliere” in essa tali sostanze in modo da creare una soluzione.