Da semplice elemento dell'antica chimica alchemica a elemento alla base della chimica moderna, l'acqua continua ad affascinare ancora oggi generazioni di scienziati
MILANO - Composta da due molecole di idrogeno e da una di ossigeno, l'acqua è l'elemento alla base della moderna chimica. Per capirne la reale importanza basti pensare che tutti gli esseri viventi sono costituiti in gran parte d'acqua: gli esseri viventi primitivi erano addirittura formati da piccole cellule, chiuse all'interno di una membrana, nella quale la percentuale di acqua è oltre il 98%, mentre i primi animali erano probabilmente molto simili alle attuali meduse la cui composizione arriva fino al 95%. Le piante ne hanno in media circa l'80% e l'uomo il 70%. Per questo da sempre l'acqua è stata materia di studio e di interesse: capire la natura di questo elemento è un po' come capire l'origine della vita. Il professor Paolo Manzelli, direttore del Laboratorio di Ricerca Educativa dell'Università di Firenze, affronta il tema nella sua pubblicazione "L'acqua e la vita. Considerazioni storiche sul tema dell'acqua" in cui ne ripercorre la storia e gli studi scientifici legati alla sua natura fisico-chimica.
DA CAVENDISH A NICHOLSON - Il 15 Gennaio 1784 il chimico Henry Cavendish durante una sua conferenza pubblica alla Royal Society a Londra, miscelò in un pallone di vetro dalle pareti ben spesse due gas, Ossigeno (simbolo chimico "O") ed Idrogeno ("H"), rispettivamente nel rapporto in volume di uno a due. Il chimico aveva inoltre inserito nel pallone due fili elettrici attraverso i quali, sotto lo sguardo esterrefatto dei presenti, fece scoccare una scintilla: subiti dopo, sulle pareti di vetro del pallone - chiamato scientificamente eudiometro - iniziarono a formarsi delle piccole goccioline d'acqua. Nel 1800 lo scrittore di scienza inglese William Nicholson, dopo aver letto la descrizione della pila di Alessandro Volta, ne costruì una e fece passare la corrente dei due poli della pila inserendo due elettrodi di Platino in un recipiente di acqua. Vide svolgersi delle bollicine di gas che raccolse in due cilindri rovesciati nell’acqua. Ottenne così l’elettrolisi dell’acqua (Lysis - in Greco significa stracciare, rompere), e nei cilindri, posti sopra gli elettrodi, trovò i due gas Idrogeno ed Ossigeno i quali stavano tra loro nei rapporti di volume relativi di due ad uno, dando così riprova dell'effettiva composizione dell'acqua e mostrando che la sua formula chimica poteva essere descritta dal simbolo H2O.
UN ELEMENTO UNICO - L'acqua è la sostanza più diffusa sulla terra e occupa il 97,3% della sua intera superficie, tra oceani, ghiacciai, falde e acque dolci, ed il 2,7% sotto forma gassosa nell'atmosfera. È stato calcolato che gli oceani contengono infatti 1350 milioni di Km cubici di H2O, e che altri 770, sono sotto terra in varie forme (anche come acqua di cristallizzazione), ed infine che 28 milioni di acqua sono ghiacciati nelle calotte polari. Ma l'unicità di questo elemento non risiede soltanto nella sua onnipresenza, bensì nelle sue caratteristiche fondamentali: è infatti la sola sostanza che, al variare delle temperature e delle pressioni atmosferiche pressioni dell'ambiente, si presenta in tutti e tre gli stati fisici: solido come ghiaccio, liquido come acqua e gassoso come vapore acqueo. Ha inoltre un potere solvente che nessun' altro liquido possiede; le acque minerali, indispensabili per l'organismo, contengono disciolti dei sali in piccole quantità e anche dei gas tra cui la anidride carbonica (CO2), presente soprattutto nelle acque gassate.
IL CALORE SPECIFICO DELL'ACQUA - L'acqua ha la capacità di assorbire molto più calore relativamente a qualsiasi altro composto: si dice per questo che l’acqua ha un "calore specifico" molto alto, e quindi utile per raffreddare l'ambiente circostante. Ha inoltre la proprietà, a differenza di tutti gli altri liquidi, di solidificare a zero gradi centigradi aumentando così il proprio volume diventando ghiaccio. Questo vuol dire che l'acqua che raffredda vicino a zero gradi diviene man mano meno densa e quando diventa ghiaccio quest'ultimo galleggia sull'acqua liquida fino a raggiungere un massimo di densità alla temperatura di +4 gradi centigradi. Sono fenomeni di questo tipo dovuti alle caratteristiche dell’acqua che la rendono così diversa dagli altri liquidi esistenti in natura e si spiegano con il fatto che le diverse molecole di acqua si attraggono tra di loro fortemente, formando dei legami che uniscono l'ossigeno con l'idrogeno dando origine ad una serie di legami, detti a "ponte di idrogeno", che formano un insieme di molecole responsabili delle sue proprietà.
aggiornato il 13 febbraio 2013
