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Quando bolle l'acqua L'ESPERIMENTO / FISICA Quando bolle l'acqua Le proprietà della struttura molecolare CHE cosa succede quando si comincia a scaldare l'acqua per la pasta? Ecco un semplice esperimento per rispondere a questa domanda, semplice solo in apparenza. Occorrente: una bottiglietta di vetro, per esempio un flacone di sciroppo per la tosse; una cannuccia da bibita; Un poco di creta o plastilina. In alternativa si può utilizzare della pellicola di alluminio per cucina; Un poco di colore a tempera o ad acquerello. E' preferibile utilizzare un colore piuttosto scuro: un pentolino di acqua; un fornello elettrico oppure a gas; un contenitore di acqua fredda mista a ghiaccio. Esecuzione. Sciogliete un poco di colore in acqua a temperatura ambiente e riempite completamente la bottiglietta in modo che non vi rimanga aria. Immergete la cannuccia nel liquido por qualche centimetro e fissatela con un poco di creta oppure di pellicola di alluminio appallottolata. Ponete la bottiglia nel pentolino con un poco d'acqua. Scaldate il pentolino sul fornello, a calore moderato. L'aumento della temperatura provocherà la dilatazione dell'acqua colorata che risalirà lungo la cannuccia. La colorazione dell'acqua ronde più agevole l'osservazione. Dopo aver svuotato la bottiglietta, riempitela nuovamente con acqua colorata a temperatura ambiente. Fissate la cannuccia come nella prima parte della dimostrazione. Aggiungete un poco di liquido, riempiendo completamente anche la cannuccia. Spostate la bottiglia nel recipiente di acqua fredda mista a ghiaccio. La diminuzione della temperatura provocherà la contrazione del liquido e quindi la discesa del suo livello nella cannuccia. Osservando con attenzione potrete notare che l'acqua ad un certo punto smette di contrarsi e comincia ad espandersi nuovamente. Questo fenomeno si verifica ad una temperatura vicina ai 4 gradi centigradi. Raffreddandosi da 4'G allo zero l'acqua aumenta il proprio volume di circa il 10% Che cosa succede. La struttura molecolare dell'acqua non cambia quando si forma il ghiaccio. Si modificano invece le interazioni fra molecole. La molecola di acqua ha una forma triangolare. Gli elettroni dei due atomi di idrogeno tendono ad avvicinarsi molto all'atomo di ossigeno che assume una carica negativa, lasciando gli atomi di idrogeno con carica positiva. L'atomo di ossigeno di una molecola attrae quindi gli atomi di idrogeno delle molecole vicine dando origine a quello che viene chiamato un legameidrogeno. Questi legami sono molto più deboli dei legami fra un atomo di ossigeno e i due atomi di idrogeno che fanno parte della stessa molecola e vengono facilmente rotti dall'agitazione termica, per poi riformarsi rapidamente. Se la temperatura si avvicina a quella di congelamento l'agitazione termica diminuisce e non riesce più a rompere i legami-idrogeno. Di conseguenza le molecole d'acqua si dispongono in una struttura regolare tipo cristallo, dove le distanze medie fra le molecole sono più grandi che nella fase liquida. Alla temperatura di fusione il peso specifico del ghiaccio è quindi inferiore al peso specifico dell'acqua allo stato liquido. Questa proprietà dell'acqua, condivisa da poche altre sostanze, è cruciale per il movimento dei ghiacciai e por la sopravvivenza della vita acquatica. Se il ghiaccio fosse più denso si accumulerebbe sul fondo degli specchi d'acqua e porterebbe gradualmente al congelamento l'intera massa liquida. Ezio Maina Università di Torino di circa il 10% Aggregazione tra molecole di acqua: gli elettroni dei due atomi di idrogeno tendono ad avvicinarsi all'atomo di ossigeno, che assume una carica negativa lasciando gli atomi di idrogeno con carica positiva. L'atomo di ossigeno di una molecola attrae quindi gli atomi di idrogeno delle molecole vicine. Molecola dell'acqua (HjO) L'acqua riscaldata aumenta di volume e risale lungo la cannuccia Con l'abbassarsi della temperatura, avviene il fenomeno inverso. Dai A" C allo zero l'acqua torna ad aumentare di volume di circa il 10%