L`ACQUA - Liceo D`ascanio

Report
Cos’è l’acqua?
Storia dell’acqua
Proprietà chimiche
e fisiche dell’acqua
L’ACQUA
L’inquinamento
dell’acqua
Il ciclo dell’acqua
Stati dell’acqua
Ringraziamenti
Cos’è l’acqua?
L'acqua è il composto più diffuso in natura,
ed è formata da due tipi di atomi. Uno di
questi è l’idrogeno e l'altro l’ossigeno. Una
molecola di acqua è fatta da tre atomi: uno
di ossigeno e due di idrogeno. L'idrogeno ha
un protone nel nucleo, l'ossigeno ne ha otto.
Ci sono anche particelle non cariche nel
nucleo: i neutroni. Gli atomi sono composti
inoltre da elettroni di carica negativa, che
si muovono intorno al nucleo. L'attrazione
fra i protoni e gli elettroni è ciò che tiene
insieme l’atomo.
Proprietà fisiche e chimiche dell’acqua
Quali soli le proprietà chimiche e fisiche
dell’acqua?
Le proprietà fisiche di una sostanza sono le proprietà riguardanti la sua
apparenza.
Le proprietà chimiche sono proprietà che si rapportano ai legami chimici
di una sostanza.
Densità: è il peso di una
determinata quantità di
acqua, ed è espressa in
i chilogrammi per
metro cubo.
Proprietà termiche: si riferiscono
a ciò che accade all'acqua quando è
riscaldata; a quale temperatura si
trasforma in gas ecc.
Proprietà fisiche
Viscosità: indica la
consistenza dell'acqua.
Quando la temperatura
aumenta, la viscosità
diminuisce.
Conducibilità: indica la
quantità di elettricità che
l'acqua può condurre ed è
espressa con una grandezza
fisica.
Assorbimento della luce:
quantità di luce che una
determinata quantità di acqua
può assorbire nell’unità di
tempo
Proprietà chimiche
Alcalinità: capacità
dell'acqua di
neutralizzare un
acido o una base, di
modo che il suo pH
non vari.
pH: il pH ha propria scala,
che va da 1 a 14. Il pH indica
se una sostanza è acida (pH
1-6), neutra (pH 7) o basica
(pH 8-14). Il numero di atomi
dell'idrogeno nella sostanza
ne determina il pH. Una
sostanza che contiene molti
atomi di idrogeno e' acida.
Possiamo misurare il pH
imbevendo una carta speciale
della sostanza: il colore che
essa assume ne indica il pH.
Solido
Stati dell’acqua
Liquido
Aeriforme
L'acqua è l’unica sostanza che troviamo, in natura, in tutti e tre gli stati di aggregazione.
L'acqua si può trovare allo stato gassoso quando supera il punto di ebollizione (100°C), e
diventa vapore acqueo. Quanto velocemente l'acqua evapora dipende dalla temperatura; più la
temperatura è alta, più l'acqua evapora velocemente.
I passaggi dallo stato liquido a quello solido o a allo stato aeriforme sono denominati
cambiamenti di fase (o stato). Quando una sostanza come l'acqua cambia la fase, il suo aspetto
fisico cambia, ma non le su proprietà chimiche. Ciò avviene perché la sua struttura chimica
rimane la stessa, ma le molecole di cui essa è formata si muovono: maggiormente (quando
aumenta la sua temperatura), minormente (quando la sua temperatura scende). Nello stato
solido le molecole di acqua sono piuttosto vicine l'una all'altra, mentre nello stato liquido sono
un po’ più lontane. L'acqua diventa liquida a seguito della separazione delle molecole. Quando
l'acqua si trasforma da liquido in un gas, significa che è stato fornito il calore necessario a
rompere il legame idrogeno tra le molecole, che si allontanano ulteriormente.
Legame a idrogeno
Come sono tenute insieme le molecole d'acqua?
Gli atomi di idrogeno sono attratti ad altri atomi
come gli atomi di ossigeno. Gli elettroni sono
attirati più vicino all'atomo di ossigeno, a causa
della sua maggiore elettronegatività. Di
conseguenza l'atomo di ossigeno ha una parziale
carica negativa e gli atomi di idrogeno hanno una
parziale carica positiva. Gli atomi di idrogeno
aventi una parziale carica positiva sono quindi
attratti dagli atomi di ossigeno aventi una
parziale carica negativa. Tali forze
dell'attrazione sono denominate legami a
idrogeno. Le forze che tengono insieme due
molecole in un legame a idrogeno sono molto più
forti di quelle esistenti fra le molecole e gli
idrocarburi. I legami ad idrogeno possono anche
essere formati fra gli atomi di idrogeno e di
zolfo o azoto, tipicamente gruppi NH2- e di SH-.
Il ciclo dell’acqua
Come funziona
il ciclo?
Dov’è l’acqua?
L’acqua nel
terreno
L’acqua nel terreno
Come si diffonde l'acqua nel terreno?
Il terreno è composto da tipi differenti di
strati verticali, detti strati acquiferi. L'acqua
nel terreno si differenzia in due tipi: freatica
quando è delimitata in basso da uno strato
impermeabile e in alto da roccia permeabile;
artesiana quando è racchiusa tra due strati di
roccia impermeabile. Questa può essere un
lago o un corso d'acqua. L'acqua freatica si
muove normalmente da punti ad elevata
altezza e pressione verso zone ad altezze e
pressioni più basse. Nella falda artesiana,
essendo compressa, c’è una maggiore
pressione.
Dov’è l’acqua?
L'acqua si trova ovunque sulla terra, dato che la maggior parte del nostro pianeta e'
fatto di acqua. Sul terreno l'acqua si trova soprattutto all'aperto in corsi d'acqua, laghi,
paludi e riserve. Essa e' chiamata acqua superficiale.
Quello che non possiamo vedere è l'acqua nel sottosuolo, che si trova sotto forma di
acqua freatica. L'acqua freatica è acqua piovana che si è infiltrata nel terreno
attraverso i pori. Il terreno consiste in diversi strati che contengono determinate
quantità di acqua. Lo strato che è fatto di acqua freatica è chiamato strato di
saturazione. Quando piove lo strato di saturazione diventa più ampio come conseguenza
dell'espansione dell'acqua freatica.
Infine l'acqua si può trovare in stato aereiforme nel cielo sottoforma di nebbia o nube.
Come funziona il ciclo?
Innanzitutto l'acqua che troviamo in superficie arriva
grazie alle piogge. Una parte delle precipitazioni cade sul
terreno e si infiltra nel sottosuolo, un'altra parte evapora
e torna all'atmosfera. Le acque di scorrimento fluiscono in
corsi d'acqua, laghi, paludi e nelle riserve. Le
precipitazioni che si infiltrano nel suolo si muovono verso il
basso attraverso i pori presenti nel terreno. L'acqua
freatica si muove lentamente verso la superficie in corsi
d'acqua ed in laghi. Infine, tutte le precipitazioni ad un
certo punto finiscono in acque superficiali. Quindi lo
strato superiore dell'acqua evapora ed risale verso il cielo
a formare le nubi. Quando la pressione cresce a causa dei
continui apporti di acqua, le nubi si muovono verso
l'interno e comincia piovere. Il ciclo intero come descritto
sopra ricomincia e continua senza interruzione.
Cos’è l’inquinamento
dell’acqua?
Come si rileva
l’inquinamento
dell’acqua?
Perché ci sono
le piogge
acide?
L’inquinamento dell’acqua
Perché a volte
l’acqua puzza di
uova marce?
Cos’è
l’eutrofizzazione?
Cos’è
l’inquinamento
termico?
Cos’è l’inquinamento dell’acqua?
E cosa inquina l’acqua?
Dal 1950 al 1995 la quantità d’acqua dolce
disponibile pro capiteè diminuita da 17000
a 7500 metri cubi!
L'inquinamento dell'acqua è ogni cambiamento chimico, fisico o biologico dell’acqua che ha un
effetto nocivo su chi la beve o vive in essa. Ci sono parecchie classi di inquinanti acquatici: i primi
sono agenti che causano malattie come batteri, virus, e vermi parassitici che entrano nei sistemi
di fognatura e in acqua non trattata; una seconda categoria di inquinanti per acqua sono i rifiuti
che consumano ossigeno. Quando le numerose popolazioni di batteri di decomposizione convertono
i rifiuti, i livelli dell'ossigeno nell'acqua si possono esaurire; una terza categoria di inquinanti sono
le sostanze inorganiche solubili in acqua, quali gli acidi, i sali e i metalli tossici. Grandi quantità di
questi composti rendono l'acqua inadatta da bere e causano la morte della vita acquatica; un'altra
categoria di inquinanti sono sostanze nutrienti come nitrati e fosfati solubili in acqua che causano
uno sviluppo eccessivo delle alghe e di altre piante acquatiche, che esauriscono le riserve di
ossigeno dell'acqua. L'acqua può anche essere inquinata da residui organici quali oli, plastiche e
antiparassitari, che sono nocivi per gli esseri umani e per gli animali presenti nell'acqua. Una
categoria molto pericolosa sono i sedimenti sospesi, perché causano una diminuzione
nell'assorbimento della luce da parte dell'acqua.
Come si rileva l’inquinamento dell’acqua?
L'inquinamento dell'acqua viene rilevato in laboratori,
in cui piccoli campioni di acqua sono analizzati per
differenti agenti inquinanti. Allo stesso scopo si
possono anche usare organismi viventi, come alcuni
pesci. Cambiamenti nel loro comportamento o crescita
ci mostrano che l'acqua in cui vivono e' inquinata.
Proprietà specifiche di questi organismi possono
fornire informazioni sul tipo di inquinamento del loro
ambiente naturale. Laboratori usano anche modelli di
calcolo per determinare quali pericoli ci possono
essere in determinate acque: si importano i dati
posseduti sull'acqua nel calcolatore ed esso determina
se l'acqua ha qualche tipo di impurità.
Perché ci sono le piogge acide?
L'acqua piovana tipica ha un pH di circa 5 - 6. Ciò
significa che è naturalmente un liquido neutro,
leggermente acido. Durante le precipitazioni
l'acqua piovana dissolve gas quali l’anidride
carbonica e l'ossigeno. Le industrie emettono al
giorno d'oggi quantità elevate di gas acidificanti,
quali ossidi solforici e monossido di carbonio.
Anche tali gas si dissolvono in acqua piovana e ciò
causa un cambiamento nel pH della precipitazione
(pH della pioggia) che avra' un valore inferiore a
4. Quando una sostanza ha un pH inferiore a 6.5,
è acida. Più basso e' il pH, più acida sara' la
sostanza. Ecco perchè la pioggia con un pH più
basso, dovuto alle emissioni industriali dissolte, è
chiamata pioggia acida.
Cos’è l’inquinamento termico?
Esistono diversi effetti sulla biologia degli ecosistemi quando gli affluenti riscaldati raggiungono
le acque di cui sono immissari. Un aumento della temperatura implica una diminuzione nella
solubilità dell'ossigeno. Qualsiasi riduzione del tenore in ossigeno dell'acqua, può provocare la
perdita di specie sensibili.
L'effetto ambientale più nocivo consiste nei molti organismi che possono venire risucchiati
attraverso la presa d'acqua della centrale elettrica. Creature più grandi, vengono uccise sugli
schermi della presa, mentre le specie più piccole attraversano l'impianto. Anche le alghe possono
essere danneggiate, con danni permanenti al meccanismo fotosintetico. La temperatura dell'acqua
cambia lentamente, perché essa può ricevere una grande quantità di calore senza un'elevata
variazione di temperatura. Questa alta capacità termica protegge gli organismi viventi dalle
variazioni di temperatura tenendola costante, l’acqua è inoltre un'eccellente agente refrigerante
per il motore delle automobili, le centrali elettriche ed i processi industriali che producono calore.
Ma quando l'acqua usata nell'industria, è molto calda e viene immessa in un fiume, incrementa la
temperatura di questo, riducendo la quantità di ossigeno nel fiume e ciò può interessare il livello di
ossigeno libero disponibile per gli organismi.
Cos’è l’eutrofizzazione?
Eutrofizzazione significa naturale arricchimento
di sostanze nutrienti in corsi d'acqua e laghi.
Tale arricchimento è spesso favorito dalle
attività umane, quale l'agricoltura. Col tempo, i
laghi diventano quindi eutrofici a causa
dell'aumento di queste sostanze.
L'eutrofizzazione è principalmente causata da
un aumento nei livelli di zolfo e azoto ed ha
un'influenza negativa sulla vita acquatica. Ciò
avviene perché le alghe si sviluppano
maggiormente e di conseguenza l'acqua
assorbirà meno luce e determinati batteri
diventeranno più attivi. Questi batteri
esauriscono ulteriormente i livelli di ossigeno, in
modo che solo alcuni batteri possono rimanere
attivi. Ciò rende la vita acquatica impossibile per
i pesci e per altri organismi.
Perché a volte l’acqua puzza di uova marce?
Quando l'acqua è arricchita di sostanze
nutrienti, i batteri anaerobici, che non hanno
bisogno della presenza di ossigeno per
esercitare le proprie funzioni, diventano
altamente attivi. Questi batteri producono
determinati gas durante le loro attività: uno di
questi gas è il solfuro di idrogeno. Esso odora
come le uova marce. Quando l'acqua odora
come le uova che marce si può quindi dire che vi
è presente dell'idrogeno, a causa della
mancanza di ossigeno nell'acqua specifica.
La storia dell’acqua
L’acqua nacque quattro miliardi e mezzo di anni fa,
nelle profondità dell’universo. La terra, non essendo
ancora completamente formata, era composta
prevalentemente da vulcani. Questi liberavano
nell’atmosfera dei gas ricchi di vapore acqueo, che
permisero la formazione di nubi. Nel corso dei
millenni, la terra si raffreddò e il vapore,
condensandosi, ricadde sulla crosta terrestre sotto
forma di pioggia. A favorire la formazione di questa
importantissima fonte di vita, furono anche le
comete, costituite essenzialmente da ghiaccio e
frammenti di roccia. Questo fenomeno favorì la
formazione di fiumi, laghi e oceani, dove, milioni di
anni più tardi, sarebbero comparse le prime forme di
vita, che apparvero 3,5 miliardi di anni fa nelle acque
oceaniche. Per milioni di anni l’acqua rimase l’unico
ambiente in cui poteva manifestarsi la vita.
Circa 4 milioni di anni fa comparvero i primi ominidi.
Evolvendo, l’uomo cominciò a influire sempre più sulla
"storia" dell’acqua: dalle prime cisterne per
raccogliere l'acqua piovana nell'età del bronzo, agli
imponenti acquedotti romani, alle moderne reti
idriche.
Noi primitivi siamo stati i primi a coltivare la
terra.
Noi abbiamo imparato che un seme grazie
all'acqua rinasce a nuova vita e permette
anche la nostra sopravvivenza.
Per nutrirci abitiamo vicino ai fiumi e ai laghi
che sfruttiamo per allevare il bestiame.
L'acqua è una fonte di vita naturale e serve
a rinfrescarci il corpo dentro e fuori
Acquedotti Romani
Noi Romani abbiamo costruito gli acquedotti per trasportare l'acqua
alle città. Tramite condutture in piombo, legno o argilla, l'acqua
arrivava agli edifici e alle fontane. Per attraversare i fiumi abbiamo
costruito i ponti, come il Ponte di Tiberio a Rimini. Dall'acqua del
mare abbiamo preso il sale. Il fiume Tevere ci è servito per
trasportare i prodotti dell'agricoltura e per ricevere merci dal mare.
Il mare era abbastanza vicino a Roma per offrire i suoi vantaggi:
abbiamo costruito i porti per sfruttarlo al meglio.
Pensato da:
Primiano Centonza
Realizzato da:
Primiano Centonza
Con la partecipazione
straordinaria di:
Primiano Centonza

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