Scarica Appunti acqua scienze e più Appunti in PDF di Scienze Naturali solo su Docsity!
È la sostanza che più caratterizza il nostro pianeta rispetto a tutti quelli del Sistema Solare. Dalle sue proprietà fisiche e chimiche dipendono moltissimi fenomeni naturali a cui noi assistiamo sul pianeta. Modo per presentare l’acqua ai bambini: Carta d’identità dell’acqua Il suo nome è scritto con la sua formula che si pensa che sia in assoluto l’unica formula più conosciuta dalle persone per una molecola, H2O cioè presenza di un atomo di ossigeno e di due atomi di idrogeno, qualcosa che più o meno tutti conosciamo. È nata miliardi di anni fa, perché l’acqua è la stessa sul nostro pianeta, cambia forma e stato ma in fondo rimane sempre la stessa acqua, le stesse molecole di H2O, l’acqua è presente nell’atmosfera, sia come componente dell’atmosfera stessa con il gas sia in realtà in qualsiasi altro ambiente in cui l’andiamo a cercare, non esiste un ambiente terrestre dove ci sia una completa assenza di acqua, non esiste un ambiente terrestre abitato da un essere vivente nel quale non sia presente almeno u po’ di acqua. Dunque la cittadinanza è mondiale. Risiede nel cielo sottoforma di vapore acqueo o sottoforma liquida con le nubi, risiede nella terra come neve che è caduta, come grandine che è caduta a sua volta, come poggia o come acqua nei mari, fiumi, ruscelli ecc. Oppure nel mare stesso. Lo stato può essere liquido, solido, gassoso. Professione: tuttofare perché l’acqua ha talmente tante proprietà, capacità e importanza nel nostro pianeta che ha una vita che si basa in maniera esclusiva sulla presenza di acqua sia negli individui che fuori dagli individui stessi. L’acqua è molto volubile da un punto di vista fisico, infatti può interagire con moltissime sostanze e può cambiare facilmente basta che ci sia una variazione di temperatura il suo stato, può sciogliere e separare tantissimi elementi, è molto variabile il ruolo che può avere nelle varie esperienze. È indispensabile per la vita degli essere viventi, perché alla base degli esseri viventi c’è la cellula che è formata per la maggior parte di acqua, dunque qualsiasi essere vivente a partire dai batteri sono delle cellule semplici nelle quali c’è anche dell’acqua oltre ad altre molecole.
- È indispensabile per gli esseri viventi è anche intensamente sfruttata per le sue proprietà,
l’uomo riesce a utilizzarla ma al tempo stesso la frutta anche a volte sporcandola o
inquinandola rendendola meno disponibile. Maniera positiva: l’uomo la utilizza per le sue
necessita
- Maniera negativa: sfruttamento errato da parte dell’uomo, sporcandola e rendendola
meno disponibile
È nel brodo primordiale che hanno origine le prime cellule L'acqua è alla base di tutte le forme di vita conosciute, uomo compreso; ad essa è dovuta anche la stessa origine della vita sul nostro pianeta.
L’acqua è indispensabile per svolgere le funzioni vitali degli esseri viventi, perché gli enzimi cioè quelle proteine presenti all’interno delle cellule che svolgono la maggior parte delle attività possono funzionare solamente in un ambiente prevalentemente acquoso. L’acqua è sempre la stessa. Nelle piante elemento fondamentale per la fotosintesi clorofilliana che è un processo attraverso il quale si costruisce sintesi sfruttando la luce e sfruttando la molecola della clorofilla, si costruiscono delle molecole organiche. Dunque questa è una caratteristica prerogativa dei vegetali e delle piante e grazie a questo processo nascono tutti gli zuccheri che sono alla base dell’energia all’interno delle cellule. Nelle piante è un elemento fondamentale per la fotosintesi clorofilliana grazie alla quale i vegetali si producono le sostanze nutritive. L’acqua è inoltre un componente primario delle cellule, sia vegetali che animali. Se pensiamo al nostro organismo, troviamo acqua nella pelle, nel sudore, nelle lacrime, nel sangue … ma c’è acqua anche nelle ossa, nei capelli, nei muscoli … Si chiede ai bambini se ritengono che all’interno del corpo umano ci sia dell’acqua e la risposta spesso è quella che la troviamo nel sudore, nella pelle, nel sangue, nella pipì ecc … abbiamo anche acqua nella pelle Gli esseri viventi più semplici come ad esempio i batteri sono formati da piccole cellule, chiuse dentro una membrana, nella quale la percentuale di acqua è oltre il 98%; tutto il resto quindi circa il 2% è la vita stessa. I primi animali sono stati probabilmente simili alle attuali meduse cioè organismi ricchissimi in acqua, la cui composizione è di circa il 95% di acqua. Le piante hanno anch’esse un'alta percentuale di acqua nella loro costituzione, in media l'80% I mammiferi, compreso l'uomo, hanno una composizione media nella quale l'acqua è circa il 75% Piante e organismi ad altissima percentuale I mammiferi sono dei vertebrati e hanno al loro interno le ossa le quali contengono anche loro una piccola quantità di acqua, Nonostante l’acqua sia una molecola che conosciamo tutti attualmente soltanto qualche secolo fa si è scoperta la sua composizione chimica e si sono comprese le sue proprietà fisiche L’acqua è una sostanza composta perché è una molecola: composta da ossigeno e idrogeno Ossigeno è un atomo molto più grande rispetto all’idrogeno ed è un elemento molto avido cioè che ha la caratteristica di attrarre a sé molto fortemente gli elettroni che sono presenti negli atomi con i quali si lega. L’acqua è una sostanza composta, la cui molecola è formata da due atomi di idrogeno e un atomo di ossigeno La formula è H2O La molecola dell’acqua è polare, cioè che una parte superiore è negativa e quella inferiore è invece positiva, non è di per sé una molecola carica ma è una parte di questa molecola è negativa e una parte è positiva, dove si trovano gli idrogeni la molecola è carica positivamente e dove si trova l’ossigeno è carica
La presenza di cariche parziali positive sugli atomi H e negativi sugli atomi O fa orientare le molecole in modo che siano più efficaci le attrazioni elettrostatiche. L’acqua è polare, acqua allo stato di vapore quindi come gas, è costituita da molecole tutte uguali. Allo stato liquido l’acqua ha un volume diverso, sempre uno stesso volume. Allo stato liquido l’acqua ha un volume proprio, assume la forma del recipiente che la contiene ed ha deboli forze di coesione tra le molecole, siccome la quantità di calore presente è maggiore i legami non sono forti come quando l’acqua è allo stato solido. ESPERIMENTO PER I BAMBINI CON I BICCHIERI: Nello stato liquido la disposizione delle molecole è disordinata, queste molecole scorrono continuamente le une contro le altre, le molecole hanno elevata mobilità e si scambiano di posto frequentemente. Il numero di legami idrogeno è inferiore rispetto allo stato solido. Nello stato gassoso o di vapore le molecole a differenza dello stato liquido non hanno un volume proprio perché il vapore va un po’ dappertutto perché il calore ha rotto tutti i legami, possono muoversi liberamente perché non esistono legami tra loro. Non è possibile definire precisamente una forma dell’acqua. (in classe quinta posso iniziare a parlare di atomi e questo ci può aiutare a parlare con i bambini di quelle che sono queste proprietà) Proprietà dell’acqua:
Capillarità: proprietà per la quale l’acqua tende a risalire dentro gli spazi stretti, più sono
stretti e più l’acqua sale in alto.
La capillarità generata dalla forza di:
- Coesione: cioè l’attrazione tra molecole della stessa sostanza, abbiamo detto che le
molecole dell’acqua hanno una forza capacità di unirsi tra loro perché sono molecole polari
- Adesione: l’attrazione tra le molecole di sostanza diverse ( in questo caso tra le molecole di
acqua e il vetro del capillare)
È la tendenza dell’acqua a risalire entro spazi ristretti.
Capacità termica: quanto calore serve perche una sostanza ad una determinata
temperatura aumenti questa temperatura di un grado centigrado.
quantità di calore che una sostanza deve assorbire perché la sua temperatura aumenti di 1 grado. L’acqua ha bisogno di 1 caloria, l’etanolo di 0,58 calorie.
- L’acqua si scalda e si raffredda lentamente a causa della presenza dei legami idrogeno, che
influiscono sui cambiamenti di stato
- L’acqua possiede una capacità termica che si definisce elevata, perché molto più elevata
rispetto ad altri liquidi. Essa può assorbire una grandissima quantità di calore e cederla
quando l’aria e il terreno circostanti sono freddi
A seconda che all’acqua si ceda o si sottragga calore, l’acqua subisce passaggi di stato:
- Evaporazione: evaporare ci fa venire in mente che si crei del vapore.
Passaggio di stato dell’acqua dallo stato liquido a quello di vapore. L’acqua evapora molto
lentamente a temperatura ambientale, ma velocemente per ebollizione quando la
temperatura raggiunge i 100 gradi. Processo di evaporazione richiede calore.
- Solidificazione:
Passaggio dell’acqua dallo stato liquido a quello solido che avviene a 0 gradi.
A mano a mano che la temperatura diminuisce aumenta la densità dell’acqua, quindi il
ghiaccio tende a non galleggiare e a precipitare, ciò accade fino a 4 gradi; al di sotto di
questa temperatura la densità diminuisce, l’acqua si dilata ed aumenta il volume.
A causa di tale proprietà, il ghiaccio galleggia sull’acqua liquida e forma uno strato o
isolante sulla superficie delle acque dei fiumi e dei laghi. Questo fenomeno permette agli
organismi vegetali e animali, presenti nell’acqua, di sopravvivere durante l’inverno.
- Condensazione: tutti usiamo il termine condensa quando ad esempio vediamo le goccioline
sul coperchio della pentola dove avviamo messo a bollire l’acqua
Passaggio dell’acqua dallo stato di vapore a quello liquido. Spesso quando il vapore
incontra una superficie fredda, forma su di essa una serie di goccioline. Sottrazione di
calore al gas.
Esempio di condensazione che vediamo quasi tutti i giorni a casa. Vapore che va a coprire
lo specchio, condensazione del vapore acqueo dell’acqua calda arriva sullo specchio che è
freddo.
- Fusione: passaggio dallo stato solido a quello liquido, passaggio che richiede calore
SCHEMA DA SAPERE: Partiamo dallo stato solido, liquido, gassoso
solido liquido si chiama FUSIONE bisogna fornire calore liquido solido si chiama SOLIDIFICAZIONE, serve sottrarre calore liquido gas si chiama VAPORIZZAZIONE o EVAPORAZIONE acqua allo stato di gas a 100 gradi, bisogna fornire calore gas liquido si chiama CONDENSAZIONE, serve sottrarre calore Due passaggi di stato che si verificano in condizioni molto particolari:
Ogni sostanza ha un grado di solubilità: quantità massima di soluto che può essere disciolta nel solvente. La solubilità è espressa in grammi di soluto che possono essere sciolti in 100 gr di solvente. La solubilità aumenta con la temperatura fino ad un limite diverso per ogni sostanza. Esistono anche sostanze che non si sciolgono e si dicono insolubili in acqua; queste sostanze unite all’acqua non formano soluzioni ma formano invece: emulsioni (le creme), sospensioni (ad esempio acqua e farina) e soluzioni colloidali. La quantità di soluto espressa in grammi disciolto in 1 litro di acqua di concentrazione. Essa si ottiene dividendo il numero dei grammi di soluto per il numero dei litri della soluzione. La soluzione fisiologica usta in medicina, per esempio, è 9 g litro. La concentrazione di una soluzione è identica in una qualsiasi parte della soluzione stessa. Una soluzione può essere:
- diluita quando contiene pochi grammi di soluto
- concentrata quando contiene molti grammi di soluto
- satura quando il soluto è troppo e il solvente non riesce a scioglierlo, perciò precipita sul fondo. La quantità di soluto espressa in grammi disciolto in 1 litro di acqua di concentrazione. L’acqua è un dipolo, cioè è parzialmente carica positivamente e negativamente, doppia polarità. Essa si ottiene dividendi il numero dei grammi di soluto.
Tensione superficiale:
Alcune molecole di H2O saranno sull’interfaccia con l’aria e altre molecole che invece
saranno nella parte interna e che sono circondante da altre molecole di acqua.
Sono maggiormente attratte dalle altre molecole di H20 che non dalla fase gassosa
tendenza a ridurre l’area superficiale.
Le molecole di H2O all’interfaccia con l’aria sono maggiormente attratte dalle altre
molecole di H2O che non dalla fase gassosa
tendenza a ridurre l’area superficiale la condizione che esiste all’interfaccia è detta
TENSIONE SUPERFICIALE
La Tensione Superficiale La tensione superficiale esprime la forza con cui le molecole
superficiali si attirano l'un l'altra.
Una molecola di un liquido attira le molecole che la circondano ed a sua volta è attratta da
esse.
Per le molecole che si trovano all'interno del liquido, la risultante di queste forze è nulla ed
ognuna di esse si trova in equilibrio rispetto alle altre. Quando invece queste molecole si
trovano alla superficie, esse vengono attratte dalle molecole sottostanti e da quelle laterali,
ma non verso l'esterno. La risultante delle forze che agiscono sulle molecole di superficie è
una forza diretta verso l'interno del liquido.
La condizione che esiste all’interfaccia è detta Tensione superficiale.
Esprime la forza con cui le molecole superficiali si attirano l’un l’altra. Una molecola di un
liquido attira le molecole che la circondano ed a sua volta è attratta da esse. Per le
molecole che si trovano all’interno del liquido, la risultante di queste forze è nulla es
ognuna di esse si trova in equilibrio rispetto alle altre.
Quando invece queste molecole s trovano alla superficie, esse vengono attratte dalle
molecole sottostanti e da quelle laterali, ma non verso l’esterno.
La risultante delle forze che agiscono sulle molecole di superficie è una forza diretta verso
l’interno del liquido.
La superficie di un liquido si comporta come una membrana elastica che avvolge e
comprime il liquido sottostante. Gli insetti e alcuni oggetti leggeri non galleggiano
sull’acqua ma possono appoggiarvisi su quella pellicola che si forma sulla superficie di
quello specchio d’acqua che è determinata dalla tensione superficiale.
Osmosi:
Una membrana permeabile è un qualcosa di molto sottile attraverso il quale può passare di
tutto, è permeabile ed è un qualcosa che si fa attraversare un po’ da tutto.
L’osmosi è un processo in cui quando abbiamo due spazi separati da una membrana
semipermeabile ad esempio il fuori e il dentro della cellula, abbiamo fuori una soluzione
più diluita e dentro una soluzione più concentrata o viceversa.
Ad esempio abbiamo una bacinella e al centro ci mettiamo una membrana semipermeabile
e ci mettiamo dentro del liquido, dell’acqua con delle molecole proteiche e dall’altra parte
invece solo acqua
Osmosi è un processo che non richiede energia è tale per cui in maniera del tutto
spontanea attraverso la membrana semipermeabile che fa passare solo l’acqua c’è un
passaggio di acqua da una zona con una concentrazione minore alla zona con la
concentrazione maggiore, questo perché naturalmente l’acqua cerca di far diventare la
concentrazione di una parte uguale all’altra. Passaggio di molecole di acqua.
È il processo di diffusione spontanea del solvente attraverso una membrana
semipermeabile (o è il processo di diffusione spontanea del solvente attraverso una
membrana semipermeabile (ossia che fa passare acqua e non i soluti). Si osserva il
passaggio di acqua da quella più diluita a quella concentrata. Il passaggio avviene dal
compartimento a maggior potenziale idrico (a minor concentrazione di soluto) verso il
compartimento a minor potenziale idrico (a maggior concentrazione di soluto), quindi
Il 97,3% si trova negli oceani e nei continenti ed il 2,7% è presente sotto forma gassosa nell’atmosfera. Esiste una quantità fissa di acqua sul nostro pianeta. Essa si muove continuamente nell'ambiente. Questo processo si chiama ciclo dell'acqua, nel quale l’acqua cambia continuamente di stato. Vediamo come funziona: si parte dagli oceani che sono quelle masse e nei quali è contenuta la quantità maggiore di acqua, a causa dell’insolazione e quindi del calore ceduto dal sole, sappiamo che l’elevato calore fa sì che possa avviene il passaggio di stato da liquido a solido, di conseguenza avviene il processo di evaporazione. Gli oceani sono responsabili del principale apporto di vapore acqueo sul pianeta, il sole scalda le masse oceaniche, le masse oceaniche solo nella loro parte superficiale evaporano e quest’evaporazione fa sì che il vapore acqueo vada verso l’alto, la densità del vapore acqueo è minore rispetto a quello dell’acqua liquida. Questo gas tende a salire nell’atmosfera fino a raggiungere determinate altezze all’interno dell’atmosfera stessa. Sappiamo tutti che nella parte più alta dell’atmosfera stessa la temperatura diminuisce quindi mentre nella parte bassa l’acqua può continuare ad avere lo stato gassoso perché la quantità di calore glielo permette, nella parte più alta l’acqua condensa, abbiamo il passaggio di stato da vapore a liquido. Di conseguenza quest’acqua che condensa va a formare le nuvole. La formazione delle nubi è tale che man mano che l’acqua arriva dall’evaporazione queste nubi si continuano a formare. Il peso di queste masse di acqua liquida ad un certo punto è tale che non possono rimanere sospese nell’atmosfera e di conseguenze si assiste ai fenomeni di precipitazione: pioggia, neve o grandine. Evaporazione dovuta al calore del sole, causa la formazione delle nuvole, le nuvole pesano troppo, cominciano a non riuscire più a rimanere sospese nell’atmosfera e quindi si verificano i fenomeni di pioggia e di neve. Ovviamente a seconda di quanto sia freddo il luogo in cui si sono formate le nuvole abbiamo o la pioggia o la neve. Il calore del sole fa evaporare non solo l’acqua negli oceani, nei fiumi nei laghi ma anche l’acqua che è presente nelle piante. Perché essendo anche loro esseri viventi tendono a sudare quindi devono utilizzare l’acqua per prendere questo calore che gli arriva e raffreddarsi. Altrimenti si brucerebbero, quindi sudano e in loro la sudorazione si chiama traspirazione. Noi sudiamo per abbassare la temperatura, come meccanismo di difesa.
Cominciamo dall'evaporazione: il sole scalda la superficie dell'acqua ed essa evapora.
L'evaporazione converte l'acqua del suolo e di laghi, fiumi, mari e oceani in vapore acqueo, che sale nell'atmosfera. La fase successiva è quella della condensazione. Il vapore acqueo si raffredda e si condensa, formando le nuvole. Le nuvole continuano ad ingrossarsi, fino a quando la quantità d'acqua cresce tanto che cade sulla terra. Questo è il fenomeno delle precipitazioni. A seconda della temperatura, l'acqua cade sotto forma di pioggia, di neve o di grandine.
L'acqua che cade sulla terra forma i fiumi (deflusso superficiale) o finisce nel suolo (infiltrazioni). Questa acqua sotterranea alimenta le falde acquifere, i laghi e i fiumi e quindi i mari. E il ciclo ricomincia di nuovo con l'evaporazione. (Ciclo:
- Evaporazione:
il sole scalda la superficie dell’acqua ed essa evapora. L’evaporazione converte l’acqua del suolo e di laghi, fiumi, mari e oceani in vapore acqueo che sale nell’atmosfera.
- Condensazione:
il vapore acquo si raffredda e si condensa, formando le nuvole, le quali continuano ad ingrossarsi, fino a quando la quantità d’acqua cresce tanto che cade sulla terra
- Precipitazioni:
A seconda delle temperature, l’acqua cade sotto forma di pioggia, neve o grandine L’acqua che cade sulla terra forma i fiumi o finisce nel suolo. Il ciclo ricomincia di nuovo con l’evaporazione.) Dall’acqua sotterranea deriva l’acqua che beviamo e che utilizziamo. L’uomo costruisce cisterne, laghi artificiali, depositi per avere abbastanza riserve di acqua. Circa 2/3 della terra sono coperti dall’acqua, ma solo una piccolissima parte è potabile. Quindi è importante conservare l'acqua potabile e non sprecarla. Si possono fare molte cose per non sprecare l'acqua come ad esempio chiudere il rubinetto mentre ci si lava i denti. L'acqua è un bene prezioso e dobbiamo proteggere il ciclo dell'acqua. Ricorda: tutta l'acqua è la stessa. L’acqua del mare è salata All'origine l'acqua del mare era dolce come quella dei fiumi e la sua concentrazione di sale (circa 35 grammi per litro/chilo d'acqua) risale "soltanto" a un miliardo di anni fa. Come si è formata? Bisogna andare molto più indietro nel tempo. Cioè a quando, quattro miliardi di anni fa, la Terra ha iniziato a raffreddarsi. Torrenti di pioggia si sono abbattuti sul pianeta per migliaia di anni e l'acqua si è depositata nelle depressioni della crosta terrestre formando i primi mari. Le acque che, nel frattempo, hanno continuato a scorrere sulla superficie dei continenti, si sono via via arricchite di sali minerali prelevati dalla terra, e li hanno riversati negli oceani in formazione.
