I legami ad idrogeno dell'acqua

tramite: O2O
Difficoltà: media
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Introduzione

L'acqua è composta da due atomi di idrogeno ed uno di ossigeno (H2O). Tra queste molecole si creano una sorta di legame, creando un' attrazione elettrostatica fra cariche diverse (H-O) mentre le cariche elettrostatiche uguali si respingono (H-H). Queste interazioni creano appunto i legami ad idrogeno. Essi sono detti anche intermolecolari, poiché si formano tra molecole diverse tra loro e, nel caso di sostanze che contengono al proprio interno cariche elettriche parziali o complete. Si tratta di unioni chimiche con un' intensità debole. Infatti esse nello stesso istante sono in grado di formarsi e rompersi molto velocemente. Tuttavia, essendo numerosi il loro effetto complessivo risulta nullo o quasi insignificativo. Questi legami che caratterizzano le proprietà dell'acqua sono: densità, calore latente, coesione, adesione, tensione superficiale, calore specifico, potere solvente.

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Densità
Definizione: è la quantità di materia di un volume noto (densità=massa/volume [chilogrammi/metri cubi]). La massima densità dell' acqua viene raggiunta a 4°C; di conseguenza allo stato liquido è più denso che allo stato solido.
Cause: la presenza dei legami ad idrogeno fa si che nel ghiaccio le molecole d'acqua assumano posizioni ordinate e ben distanziate tra loro. Allo stato liquido invece si rompono e si formano più velocemente così che le molecole possano avvicinarsi maggiormente, aumentandone così la densità del fluido.
Effetti: il ghiaccio è in grado di galleggiare sull' acqua.

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2. Calore latente
Definizione: il calore latente è la quantità di energia necessaria per fare avvenire un passaggio di stato. Nel caso dell'acqua è molto elevato; è cioè necessario fornire una grande quantità di energia per consentire il passaggio di stato.
Cause: esso è utile per rompere l'elevato numero di legami ad idrogeno presenti all'interno dell'acqua.
Effetti: la sudorazione, ovvero il passaggio di stato da liquido a gassoso consente di diminuire rapidamente la temperatura corporea poiché dissipa un'elevata quantità di calore.

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3. Coesione e adesione
Definizione: la coesione è la forza attrattiva utile a unire le molecole di tipo uguale. L'adesione invece è la forza attrattiva utile a tenere unite le molecole diverse fra loro.
Cause: la coesione è dovuta alla presenza dei legami ad idrogeno tra le molecole d'acqua che tendono a mantenerle unite. L'adesione invece si presenta invece quando l'acqua entra in contatto con sostanze caratterizzate da legami covalenti polari che presentano cariche parziali.
Effetti: la combinazione tra coesione e adesione consente a sottili colonne di acqua di risalire anche per centinai di metri, dalle radici alle foglie degli alberi.

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4. Tensione superficiale
Definizione: la tensione superficiale è la forza apparente che unisce le molecole di un fluido in posizione superficiale mantenendole unite alle molecole sottostanti; presenti nella massa interna.
Cause: in posizione superficiale i legami ad idrogeno verso l'interno della massa del fluido non solo sono bilanciati da forze attrattive verso l'esterno.
Effetti: le masse d'acqua presentano una specie di pellicola trasparente sulle superfici a contatto con l'aria. Ciò consente il galleggiamento di oggetti o organismi molto leggeri, e conferisce all'acqua la struttura a goccia.

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5. Calore specifico
Definizione: quantità di calore utile ad innalzare di 1°C la temperatura di un grammo di una sostanza. Nel caso dell'acqua è pari a una caloria su grammi per gradi; si tratta di un valore molto alto, utilizzato come riferimento per le altre sostanze.
Cause: esso è necessario per rompere i legami ad idrogeno e separare le molecole d'acqua e consentire l'aumento della loro agitazione termica.
Effetti: la tendenza dell'acqua ad opporsi a variazioni di temperatura svolge un ruolo rilevante nel limitare l'escursione termica fra il giorno e la notte e nelle stagioni, condizionando il clima. Negli organismi viventi contribuisce alla termoregolazione.

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