2 Le proprietà dell’acqua

• L’acqua è dotata di particolari proprietàfisiche e chimiche che sono conseguenzadell’esistenza tra le molecole dei legami aidrogeno che, pur essendo legami debo-li, sono molto numerosi.

• La tendenza delle molecole di acqua a ri-manere unite è detta coesione.

• Una forza correlata alla coesione è latensione superficiale, che è una misuradella difficoltà che incontriamo a «rom-pere» la superficie di un liquido.

• La tendenza delle molecole d’acqua a le-garsi a molecole di altro tipo sempre tra-mite attrazioni elettrostatiche è dettaadesione.

• Dalla coesione e dall’adesione derivaun’altra proprietà dell’acqua, chiamatacapillarità.

• L’acqua ha un elevato calore specifico,cioè per far variare la temperatura di unamassa d’acqua è necessario scambiarecon essa una grande quantità di calore.

• La densità dell’acqua allo stato solido è

minore di quella allo stato liquido, alcontrario di quanto avviene nella mag-gior parte delle sostanze.

1 CHIMICA

SINTESI DEI CONTENUTISINTESI DEI CONTENUTI

M A P PA D E L L’ U N I T À C 5

4La concentrazione

delle soluzioni

3L’acqua come solvente

1La molecola d’acqua

e il legame a idrogeno

2Le proprietà dell’acqua

5La ionizzazione

dell’acqua

1 La molecola d’acqua e il legamea idrogeno

• All’interno di una molecola d’acqua cia-scuno dei due atomi di idrogeno è lega-to a quello di ossigeno per mezzo di unlegame covalente polare.

• La distribuzione delle cariche elettricheè ineguale: una parte della molecola(quella dove si trovano gli atomi di idro-geno) presenta una parziale carica positi-va, l’altra estremità (quella con l’atomodi ossigeno) presenta una parziale caricanegativa.

• Nella molecola d’acqua i due atomi diidrogeno formano con l’atomo di ossige-no un angolo di circa 105º. La molecolad’acqua è angolare. La formazione di unangolo tra gli atomi di idrogeno e quellodi ossigeno consente agli elettroni di le-game e a quelli che si trovano nel livelloenergetico più esterno dell’ossigeno diporsi alla massima distanza reciproca.

• Dato che la molecola d’acqua è polareessa può legarsi ad altre molecole d’ac-qua tramite interazioni elettrostatichedeboli chiamate legami a idrogeno.

O

H

H

105°

OOOOOOO

3 L’acqua come solvente

• Molte sostanze si sciolgono in acqua pro-ducendo delle soluzioni acquose. Nellesoluzioni, la componente presente inmaggiore quantità si chiama solvente. Lacomponente disciolta, presente in quan-tità minore, è invece il soluto.

• Le sostanze polari si sciolgono nei sol-venti polari, come l’acqua, e sono per-tanto dette idrofile. Le sostanze apolariinvece non si sciolgono in acqua e sonodette idrofobe. Le sostanze apolari pos-sono sciogliersi in altre sostanze apolari,ad esempio nei solventi organici.

• La quantità di soluto che si scioglie inuna determinata quantità di solvente, aduna certa temperatura, è detta solubilità.Essa non è infinita e varia a seconda dellatemperatura.

• Quando la quantità di soluto all’inter-no del solvente è la massima possibile(per quella temperatura) e il soluto nonsi scioglie più si dice che la soluzione èsatura.

• Le soluzioni presentano proprietà fisi-che diverse da quelle dei soluti e da quel-le del solvente puro.

4 La concentrazione delle soluzioni

• La concentrazione è il parametro che de-scrive una soluzione ed è una proprietàintensiva della materia. La concentrazio-ne è espressa come il rapporto tra la quan-tità di soluto e la quantità di solvente.

• La concentrazione di una soluzione puòessere espressa in diversi modi: ad esem-pio come quantità in massa di soluto suvolume di soluzione, usando come unitàdi misura g/L.

• La concentrazione può anche essereespressa come percentuale in massa o co-me percentuale in volume.

• I chimici preferiscono misurare la con-

centrazione usando dei metodi che si ba-sano sul numero di moli di soluto:

– la molarità è definita come il rapportotra il numero di moli di soluto e il volumedella soluzione;

– la molalità si calcola come rapporto tra ilnumero di moli di soluto e la massa delsolvente.

• La frazione molare si calcola sia per il so-luto che per il solvente: la frazione molaredel soluto è il rapporto tra il numero dimoli del soluto e la somma tra le moli delsoluto e quelle del solvente; la frazionemolare del solvente è il rapporto tra il nu-mero di moli del solvente e la somma trale moli del soluto e quelle del solvente.

5 La ionizzazione dell’acqua

• L’acqua pura si dissocia in ioni H�

(protoni) e ioni OH� (ossidrili). Questatendenza alla ionizzazione è debolissi-ma in quanto interessa solo poche mo-lecole di acqua. L’acqua pura è neutra ilnumero di protoni è uguale al numerodi ossidrili.

• Esistono delle sostanze che possono far va-riare la neutralità delle soluzioni: gli acidisono sostanze che in soluzione acquosa li-berano ioni H� e quindi spostano l’equili-brio tra protoni e ossidrili a favore dei pro-toni; le basi sono al contrario sostanze chein soluzione acquosa liberano ioni OH�.

• Il grado di acidità (o di basicità) di unasoluzione si misura attraverso un para-metro detto pH.

• Se il pH è tra 0 e 7 la soluzione si dice aci-da; se è pari a 7 la soluzione è neutra; se ilpH è tra 7 e 14 la soluzione si dice basica.

• Le sostanze che, disciolte in acqua, sonoin grado di ionizzarsi completamente ven-gono dette acidi o basi forti. Le sostanzeche invece ionizzano solo una parte delleloro molecole sono acidi o basi deboli.

• Quando si mescola una soluzione acidacon una soluzione basica, avviene unareazione di neutralizzazione. Tale rea-zione viene chiamata così perché gli ioniH� e quelli OH� si legano e «annullan-dosi» producono molecole d’acqua.

UNITÀ C5•L’acqua e le sue proprietà 2

acido forteacido debole base fortebase debole

CH3COOH

CH3COO�

concentrazione ioni OH�concentrazione ioni H�

OH�

OH�

OH�OH�

OH�Na�

Na�

Na�Na� Na�H�

H�

H�

H�

H�

H� Cl�

Cl�Cl�

Cl�

Cl� NH4�

NH3

NH3 NH3

NH3

OH�

CuSO4

H2O

� �

soluto

solvente

soluzione