SCIENZE - CHIMICA - L'ACQUA

PRESENTAZIONE

La vita dell'uomo e di ogni specie vivente sulla terra è indissolubilmente legata alla presenza di acqua. Le molecole d'acqua sono formate da due atomi di idrogeno legati ad un atomo di ossigeno (formula chimica H20); in condizioni fisiche normali l'acqua si trova allo stato liquido, è incolore, inodore e, se distillata, un litro di essa pesa esattamente 1 Kg. Sotto gli 0° C l'acqua cristallizza e diventa ghiaccio; questo è lievemente più leggero dell'acqua, a parità di volume (densità 0.916 g/cm cubo) e fonde alla temperatura di 0° C esatti. Il punto di ebollizione dell'acqua è di 100° C a livello del mare; la temperatura alla quale l'acqua comincia a bollire diminuisce in concomitanza con la pressione ambientale: ciò spiega perché in montagna l'acqua bolle ad una temperatura minore di 100° C. Una notevole proprietà dell'acqua è quella di essere un ottimo solvente, cioè una sostanza capace di sciogliere un'altra sostanza; la maggioranza dei composti che servono alla vita sono solubili in acqua e quasi tutte le reazioni chimiche e biologiche all'interno di un organismo avvengono in un ambiente acquoso. Infatti non esiste essere vivente che non contenga acqua; noi uomini siamo composti per il 60% circa del nostro peso corporeo di acqua, mentre alcune creature marine, ad esempio i celenterati, addirittura per il 90-95%. I più grandi serbatoi naturali di acqua sono certamente gli oceani, che coprono poco meno dei 4/5 della superficie terrestre. Gli oceani rappresentano per l'uomo la più grossa riserva di nutrimento. L'acqua è anche presente nell'atmosfera sotto forma di vapore acqueo, in percentuale variabile a seconda dei luoghi e delle particolarità climatiche; tale percentuale, o tasso di umidità, è importantissima soprattutto in meteorologia. Le nebbie e le nuvole sono formate esclusivamente da vapore acqueo, proveniente soprattutto dall'acqua degli oceani, che i venti trasportano all'interno delle terre emerse; in seguito l'acqua, pervenendo a contatto con temperature più rigide, si solidifica e riprecipita al suolo sotto forma di pioggia o di neve. La quantità di acqua che cade ogni anno sarebbe sufficiente a sommergere di quasi un metro tutte le terre del globo. Nelle regioni più aride, nelle steppe e nei deserti cadono pochissimi millimetri di pioggia nel corso di un anno (la piovosità minima si registra a Copiapò in Cile, ed è quantificata in 8 mm. annui), mentre in alcune zone dell'India e soprattutto nell'Assam (Asia meridionale) ne cadono dai 10.000 agli 11.000 millimetri annui. La piovosità media mondiale è di circa 976 millimetri di acqua nell'arco di un anno. L'acqua che precipita sotto forma di pioggia scorre lungo i pendii e si raccoglie nei laghi e nei fiumi, per poi ritornare al mare; una parte di essa viene assorbita dal terreno e continua la sua discesa in profondità sino a che non incontra strati di argilla impermeabili, sopra ai quali si raccoglie: questi bacini d'acqua sotterranei si chiamano falde acquifere mentre, quando sono superficiali, vengono chiamati falde freatiche. La falda freaticaNella sua discesa l'acqua scioglie un gran numero di sostanze minerali presenti nel terreno; in certe zone di origine calcarea, le zone carsiche, l'acqua piovana scava profondi pozzi (doline) e canali sotterranei dove scorre liberamente, dando così origine a dei veri e propri fiumi sotterranei. In Italia, e precisamente in Friuli, esiste una grande zona carsica in cui scorre un fiume, il Timavo, il cui percorso è in gran parte sotterraneo. L'uomo utilizza l'acqua proveniente dalle falde scavando pozzi per l'alimentazione delle reti idriche; le acque sotterranee, una volta depurate del materiale in sospensione e della flora e fauna microscopica presenti in esse, sono perfettamente potabili, grazie alla minima ma importante quantità di sali in esse disciolta. Se bevessimo dell'acqua chimicamente pura, moriremmo per mancanza di sali minerali necessari alla sopravvivenza. Le acque con il loro contenuto salino, dopo un percorso più o meno tortuoso, ritornano ai mari e agli oceani; in essi, a causa della continua evaporazione, i sali si concentrano molto più di quanto non potrebbero fare nei fiumi e nei laghi. Analizzando chimicamente un litro di acqua marina, potremmo constatare che contiene in media il 3,5% dei sali, tra i quali il più rappresentato è certamente il cloruro di sodio (formula chimica NaCl); tale percentuale varia di poco da mare a mare e da oceano ad oceano. Anche le acque dei bacini chiusi possono avere dei tassi di salinità particolarmente elevati; a questo proposito vale la pena di citare il Mar Morto che ha un'acqua così salata da impedire qualsiasi forma di vita. Purtroppo l'uomo sta avvelenando e sfruttando malamente gran parte delle riserve idriche mondiali, compromettendo seriamente la vita acquatica. Gli scarichi industriali ed urbani, gli insetticidi e i fertilizzanti per l'agricoltura, i rifiuti solidi non smaltibili né biodegradabili, la pesca indiscriminata e gli idrocarburi provenienti dal lavaggio delle navi-cisterna hanno incrinato il delicato equilibrio ecologico di molti bacini e causato l'estinzione di molte specie acquatiche. I tre stati dell'acqua Il ciclo dell'acqua Schematizzazione del ciclo dell'acqua La vita dei fiumi

LA SINTESI DELL'ACQUA

Il 1700 fu un secolo molto importante per la storia dell'umanità: non fu solo il periodo delle grandi rivoluzioni sociali e dell'affermazione dell'uguaglianza fra tutti gli uomini, ma fu anche il secolo in cui crollarono definitivamente le vecchie credenze sui presunti elementi fondamentali costituenti l'universo. Dopo che Black, Rutherford e Priestley dimostrarono che l'aria non era un elemento semplice, ma un miscuglio di altre sostanze, toccò ad Henry Cavendish scoprire che anche l'acqua era il risultato della combinazione di due gas: l'idrogeno e l'ossigeno. Cavendish, primogenito di lord Charles e lady Anne Cavendish, imparò l'amore per la ricerca scientifica da suo padre che era stato uno studioso molto noto, membro della Royal Society ed inventore del termometro di minima e di massima. Grazie alle ricchezze di famiglia il giovane chimico poté dedicarsi attivamente alle sue ricerche e a soli quarant'anni fu ammesso alla Royal Society. Durante alcune ricerche sulla questione del flogisto (di cui si parla nel capitolo dedicato al "fuoco e le sue applicazioni"), Henry Cavendish scopri casualmente che l'idrogeno, sottoposto ad una scintilla elettrica in presenza di aria, esplodeva con fragore lasciando sulle pareti del recipiente che lo conteneva minutissime gocce d'acqua. Giunse così alla conclusione che l'acqua non era un elemento semplice, ma la composizione dei due gas che si combinavano sempre in una proporzione ben definita: un volume di ossigeno e due di idrogeno. La sera del 15 gennaio del 1784 Henry Cavendish presentò la sua relazione Esperimenti sull'aria durante una seduta della Royal Society, dimostrando con un esperimento pratico la veridicità delle sue parole. Alla sua morte molti dei suoi beni servirono per la creazione di un famoso laboratorio a lui intitolato dove, nel 1897, Thompson scoprì la funzione e la natura degli elettroni.

LA CARTA EUROPEA DELL'ACQUA

Il 16 maggio del 1968 il Consiglio d'Europa proclamava solennemente a Strasburgo la Carta europea dell'acqua, consacrata al problema dell'inquinamento delle acque europee. I principi sanciti da questo documento costituiscono un appello a tutti i paesi membri del Consiglio d'Europa per intervenire contro l'inquinamento sempre crescente. Ma vediamo insieme questo documento: 1.) Non c'è vita senza acqua. Essa è un bene prezioso, indispensabile a tutte le attività umane. 2.) Le risorse di acqua dolce non sono inesauribili. È indispensabile preservarle, controllarle e se possibile accrescerle. 3.) Alterare la qualità dell'acqua è nuocere alla vita dell'uomo e degli altri esseri viventi che ne dipendono. 4.) La qualità dell'acqua deve essere mantenuta a livelli adatti per le utilizzazioni previste e deve soddisfare in particolar modo le esigenze dell'igiene pubblica. 5.) Quando l'acqua, dopo la sua utilizzazione, è restituita alla natura, non deve compromettere gli ulteriori usi, tanto pubblici che privati, che ne saranno fatti. 6.) Il mantenimento di una appropriata vegetazione, di preferenza forestale, è essenziale per la conservazione delle risorse idriche. 7.) Le risorse idriche devono essere oggetto di classificazione. 8.) Un'idonea gestione dell'acqua deve essere oggetto di un piano stabilito dalle competenti autorità. 9.) La salvaguardia dell'acqua implica un notevole apporto della ricerca scientifica, della formazione di specialisti e dell'informazione pubblica. 10.) L'acqua è un patrimonio comune il cui valore deve essere riconosciuto da tutti. Ciascuno ha il dovere di economizzarla e di usarla con parsimonia. 11.) La gestione delle risorse idriche dovrà iscriversi nel quadro del bacino naturale piuttosto che in quello dei confini amministrativi e politici. 12.) L'acqua non ha confini. È una risorsa comune che necessita di una cooperazione internazionale.