Acqua, la chiave della vita

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Acqua, la chiave della vita BEST5.IT 2018-10-19 17:45:52
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Componente principale di tutti gli organismi, l’acqua è l’essenza stessa della vita. 

Ci aiuta ad assorbire il cibo, a mantenere i nostri organi in efficienza, a regolare la temperatura corporea e a disperdere il calore tramite la sudorazione.

Le nostre cellule, infatti, sono composte per lo più da liquido e le reazioni chimiche e metaboliche dell’organismo avvengono in mezzo acquoso.

Nella massa corporea degli adulti questo elemento naturale raggiunge percentuali intorno al 65 per cento per toccare il 75-80 nei neonati. Il sangue ne contiene addirittura il 92 per cento ed è fondamentale per il trasporto dei prodotti del metabolismo verso gli organi di tutto il corpo.

Il suo nome, acqua, deriva dalla radice indoeuropea ak che significa “piegare”, a indicare una sostanza che assume la forma di ciò che la contiene.

La convinzione che fosse un elemento primitivo e indivisibile si protrasse fino alla fine del Settecento, quando due chimici, il francese Antoine-Laurent de Lavoisier e lo scozzese Henry Cavendish, scoprirono che è formata da due elementi: idrogeno e ossigeno.

Da allora la comprensione della più importante delle sostanze terrestri, presente sul pianeta in un miliardo e mezzo di chilometri cubi, ha rappresentato una sfida per la scienza.

L’acqua, infatti, viola tutte le regole: le sue proprietà chimico-fisiche si traducono in fenomeni anomali come l’ebollizione ad alta temperatura, l’elevato calore specifico e il fatto che si espande quando si raffredda, cose che pochissime altre sostanze possono fare.

L’apparente semplicità della sua molecola nasconde infatti una peculiarità: quella di formare un particolare tipo di legame chimico, detto “ponte a idrogeno”, dovuto a un’interazione elettrostatica tra gli atomi di ossigeno dell’acqua e gli atomi di idrogeno di altre molecole vicine.

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A questo legame sono dovute le notevoli proprietà dell’acqua. Ricopre tre quarti del pianeta, ma la metà della popolazione mondiale non ne ha a sufficienza. La colpa è soprattutto di industria e agricoltura, ma anche dei cambiamenti climatici, dell’inquinamento e della sconsiderata gestione del territorio.

Ma quali sono le caratteristiche fisiche e chimiche dell’acqua e come si è formata sulla Terra? Ancora oggi la scienza non ha risposte definitive!

 

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1. Il ghiaccio galleggia e l'attrazione fatale

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  • Perché il ghiaccio galleggia
    Gli iceberg alla deriva nell’oceano o i cubetti di ghiaccio fluttuanti nel bicchiere sono classici esempi di una delle anomalie dell’acqua.
    Nel passaggio dallo stato liquido a quello solido tutte le sostanze modificano la loro densità, che normalmente aumenta con il diminuire della temperatura.
    Per l’acqua questo principio è valido fino al raggiungimento dei 4 °C, temperatura alla quale corrisponde la sua densità massima.
    Sotto i 4 °C la densità diminuisce progressivamente, fino a toccare il valore di congelamento: 0 °C.
    Ciò avviene perché, all’abbassarsi della temperatura, le molecole si muovono sempre meno e i ponti a idrogeno formano strutture cristalline di forma esagonale con numerosi spazi tra loro.
    Il ghiaccio quindi può galleggiare perché ha una densità minore rispetto all’acqua allo stato liquido. Importantissima conseguenza di tale fenomeno è che sotto lo strato gelato l’acqua si mantiene liquida a una temperatura di 4 °C.
    Se ciò non accadesse, l’intera massa oceanica ghiaccerebbe impedendo agli organismi di sopravvivere.

 

  • Attrazione fatale
    Il ponte a idrogeno è anche in grado di generare tra le molecole d’acqua un’attrazione la cui intensità non ha uguali in altri liquidi.
    Ogni molecola può infatti formare particolari connessioni con le vicine creando una specie di reticolo tridimensionale mobile, elastico, con legami che si formano di continuo.
    La coesione che ne consegue fa sì che le molecole che si trovano in superficie offrano una certa resistenza alla separazione come se si tenessero per mano, traducendosi in un’elevata tensione superficiale.
    Per questo la superficie dell’acqua si comporta come una membrana: un velo trasparente sul quale molti insetti camminano visto che la loro massa non è sufficiente a rompere i legami tra le molecole.
    Sempre grazie alla tensione superficiale le goccioline d’acqua assumono una forma sferica e un bicchiere può essere riempito per un millimetro oltre il bordo senza traboccare.
    L’effetto combinato delle forze di adesione e coesione è responsabile anche della capillarità, un fenomeno per cui l’acqua può risalire le pareti di uno stretto recipiente violando la legge di gravità.
    L’adesione consente infatti alle molecole dell’acqua di stabilire un contatto con quelle del recipiente riuscendo ad “arrampicarvisi”, mentre la forte coesione consente alla massa liquida di rimanere unita salendo.
    L’acqua, fondamentale per la sopravvivenza, è un pilastro della vita stessa ma è anche fonte di morte. Se i filosofi greci individuavano in essa l’origine del mondo, anche la tradizione cristiana ha ribadito il concetto.
    Il divulgatore scientifico britannico Philip Ball ha dedicato al tema il saggio H2O, edito in Italia da Rizzoli.
    «In principio era l’acqua», scrive. «Quando la Terra era una massa senza forma e vuota, lo spirito del Dio degli ebrei “aleggiava sulle acque”. Non esisteva cielo né terraferma finché Dio non separò “le acque che sono sotto il firmamento dalle acque che sono sopra il firmamento”».
    Che l’acqua sia fonte di vita è una verità scientifica: oceani e mari custodiscono la maggior parte della biodiversità del pianeta.
    E poi non è forse vero che l’uomo stesso trascorre nove mesi nelle acque, prima di vedere la luce? È il liquido amniotico, nel quale “galleggiamo” all’interno dell’utero.
    Tuttavia anche la morte ha a che fare con l’acqua: nei riti funebri di alcune culture i defunti sono dispersi in mare. Inoltre l’acqua può distruggere. Lo scatenamento delle acque è foriero di grandi catastrofi.

 

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2. L'acqua più antica è piovuta dal cielo e tra le molecole dell’acqua c’è un ponte

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  • L'acqua più antica è piovuta dal cielo
    Da anni biologi, chimici, geologi tentano di scoprire come l’acqua si sia formata sul nostro pianeta. Non esiste una spiegazione univoca.
    L’ipotesi più accreditata era che fosse arrivata sulla Terra grazie alle comete e, in particolare, al loro nucleo ghiacciato.
    Secondo una recente ricerca l’acqua sarebbe invece giunta sulla Terra già nei primissimi stadi della sua formazione, portata dagli asteroidi della cintura situata tra Marte e Giove.
    Lo sostengono Andre Izidoro dell’Università di San Paolo (Brasile) e Sean N. Raymond del Cnrs francese sulla rivista scientifica Icarus, che hanno elaborato un modello matematico per analizzare le possibili “carambole” delle moltitudini di corpi presenti nelle prime fasi di formazione del sistema solare.
    Secondo tale modello, a portare l’acqua sulla Terra sono stati gli asteroidi chiamati planetesimi: piccoli oggetti rocciosi che, ricchi dell’acqua presente nel primordiale disco di polveri del sistema solare, avrebbero urtato il nostro pianeta penetrando nel mantello, il quale ne avrebbe assimilata la preziosa sostanza.
    La stessa sarebbe poi stata espulsa dai vulcani nell’atmosfera innescando il normale ciclo dell’acqua con i conseguenti processi di evaporazione, condensazione, precipitazione che rendono unico il nostro pianeta blu.

 

  • Tra le molecole dell’acqua c’è un ponte
    La maggior parte delle proprietà chimiche e fisiche dell’acqua è dovuta al legame chimico fra le sue molecole.
    Questo legame è il cosiddetto “ponte a idrogeno”, una forma di attrazione grazie alla quale l’ossigeno tende a “strappare” elettroni all’idrogeno: il primo acquisisce così una carica positiva, mentre il secondo una negativa.
    L’incontro fra due molecole d’acqua fa dunque sì che gli atomi di idrogeno dell’una siano attratti da quelli dell’ossigeno dell’altra.
    L’influenza di un singolo ponte a idrogeno è piuttosto debole. In genere, però, se ne creano molti contemporaneamente e il loro continuo rompersi e riformarsi rende l’acqua una struttura resistente e al tempo stesso aperta, consentendole di interagire con moltissime sostanze.

 

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3. La mancanza di memoria, la poliacqua e la scarsità idrica

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  • L’acqua non ha memoria
    Nel 1988 compariva sulla rivista scientifica inglese Nature un articolo sconcertante.
    Firmato da vari ricercatori, tra cui il medico e immunologo francese Jacques Benveniste, spiegava che è possibile diluire indefinitamente una soluzione acquosa contenente un anticorpo senza che la soluzione perda le proprietà biologiche di quell’anticorpo.
    Per giustificare tale fenomeno, si sosteneva che l’acqua fosse in grado di mantenere una “memoria” delle sostanze che vi erano state preventivamente disciolte anche in seguito all’eliminazione di queste ultime per successive diluizioni.
    Tale ipotesi suscitò un clamore enorme. La redazione di Nature decise allora di promuovere un’indagine per verificare la riproducibilità dei risultati di Benveniste.
    Venne così formata una commissione che esaminò i suoi appunti e cercò di ripeterne gli esperimenti, ma non trovò nulla che dimostrasse la presunta memoria dell’acqua.
    Si scoprì anche che il medico considerava significativi soltanto i risultati che confermavano le aspettative, scartando tutti quelli in disaccordo con esse.
    Nonostante ciò Benveniste continuò a essere un acceso sostenitore della sua teoria, guadagnandosi nel 1991 e nel 1998 il premio IgNobel, assegnato ogni anno alle ricerche più inutili.

 

  • Che cos’è la “poliacqua”? Una bufala
    La sua “scoperta” fu annunciata nel 1962 da ricercatori sovietici.
    Descritta come un particolare stato di aggregazione delle molecole d’acqua, quando era contenuta in un capillare chiuso, dopo varie fasi di evaporazione e condensazione, assumeva una consistenza gelatinosa.
    Inoltre, secondo Boris Derjagin, potente direttore dell’Istituto di fisica e chimica di Mosca, bolliva intorno a 200-300 °C invece che a 100 °C, solidificava gradualmente solo a partire dai -30 °C e risultava il 10-20 per cento più densa dell’acqua normale.
    Queste anomalie erano attribuite al fatto che le molecole d’acqua si disponevano in anelli o in lunghe catene come i polimeri che costituiscono le plastiche: per questo fu chiamata poliacqua.
    Nel mondo si paventò che potesse diffondersi a discapito dell’acqua vera, trasformando tutti gli oceani in una sostanza collosa e ponendo fine alla vita.
    Solo nel 1970 ci si accorse che la poliacqua altro non era che normale acqua contaminata dalle impurità dei micro-tubi nei quali era rinchiusa.

 

  • Scarsità idrica
    Più di tre miliardi e mezzo di persone al mondo vivono in aree con potenziale scarsità idrica per almeno un mese all’anno.
    Il dato, spaventoso se consideriamo che la popolazione terrestre è di 7 miliardi e mezzo circa di persone, viene dal Rapporto mondiale delle Nazioni Unite sullo sviluppo delle risorse idriche, pubblicato quest’anno.
    Ma com’è possibile che l’acqua manchi su un pianeta la cui superficie ne è coperta per ben il 71 per cento? Innanzitutto quella dolce, e dunque utilizzabile,è solo il 2,5 per cento del totale. Questa però è perlopiù immobilizzata in ghiacciai o nel sottosuolo.
    Le disponibilità idriche reali di fatto ammontano ai “soli” 45.500 chilometri cubi d’acqua che ogni anno defluiscono dai continenti verso il mare passando dai fiumi.
    Tuttavia non tutta può essere sempre usata: molti fiumi hanno portate variabili nel corso dell’anno e quindi le loro acque non sono sempre disponibili, nonostante le riserve artificiali.
    «Va considerato inoltre che bisogna soddisfare le esigenze idriche degli ecosistemi e della navigazione», spiega l’idrogeologo Taikan Oki della United Nations University. Ciò significa che non si può destinare l’intera acqua circolante nei fiumi a uso umano.

 

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4. Un bene esauribile, veicolo di giustizia sociale e cosa si può fare

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  • Un bene esauribile
    «Per la prima volta nella storia dell’umanità, l’acqua è diventata un bene esauribile», scrive Giuseppe Altamore in L’acqua nella storia. Dai Sumeri alla battaglia per l’oro blu (Sugarco).


    «Negli ultimi cinquant’anni, le scorte medie per abitante si sono dimezzate e a questa civiltà ingorda esse non bastano».
    L’industrializzazione, l’agricoltura, l’allevamento intensivo e una popolazione mondiale sempre più numerosa ne consumano infatti una quantità infinita: sempre secondo il rapporto mondiale delle Nazioni Unite, negli ultimi 100 anni l’utilizzo di acqua nel mondo è aumentato di sei volte e continua a crescere costantemente a un tasso annuo dell’1 per cento circa.
    Il problema è ovviamente anche italiano: nel nostro Paese il 2017 è stato un anno con un’eccezionale carenza di risorse idriche soprattutto in alcune zone del territorio, tanto che una famiglia su dieci, secondo dati Istat presentati lo scorso 22 marzo in occasione della Giornata mondiale dell’acqua, ha lamentato irregolarità nell’erogazione di acqua domestica, mentre durante l’estate scorsa dieci regioni hanno dichiarato lo stato di calamità.

 

  • Veicolo di giustizia sociale
    L’acqua è dunque sempre più spesso oggetto di studio sociologico. L'acqua è un bene primario. Le organizzazioni sociali si sono adoperate per prelevare e soprattutto distribuire l’acqua fra i propri membri secondo modalità che portano a una maggiore o minore equità.
    L’acqua dovrebbe rappresentare un veicolo di giustizia sociale. Basti guardare a come si è evoluta la rete dell’acqua potabile da fine Ottocento nelle città occidentali: da servizio per i cittadini più facoltosi a un servizio pubblico generalizzato affidato ad aziende municipali.
    Eppure “pubblico”, a quanto pare, non significa “per tutti”. Il problema è infatti politico, economico e culturale. Ci siamo allontanati da un gestione diretta dell’acqua, demandata a istituzioni e aziende private.
    Questo ha spostato l’attenzione dalla necessità di acqua alle logiche del profitto. Secondo molti antropologi una riappropriazione nella gestione idrica a livello delle singole comunità risolverebbe molti problemi.
    Secondo altri punti di vista, invece, una soluzione verrebbe da una migliore gestione economica e dal contenimento degli sprechi. Ci sarebbe un modo semplice per non sprecare l’acqua: farla pagare un po’ più cara.
    La maggior parte degli italiani nemmeno sa quanto spende. Ma i fautori dell’acqua pubblica riescono a sostenere contemporaneamente che l’acqua debba essere gratis e che però non vada sprecata, incuranti di ogni più elementare logica economica.

 

  • Cosa si può fare
    Ma visto che sono le attività industriali e agricole a usare più acqua, a poco servono le campagne ecologiste che ci invitano a chiudere il rubinetto quando ci laviamo i denti.
    Un placebo che ci fa sentire più buoni, ma risolve poco. Più che un ritorno al passato, dunque, occorrerebbero interventi tecnologici adatti a un pianeta globale: ad esempio stimolando investimenti in efficienza attraverso l’irrigazione a goccia a goccia in agricoltura, tecnologia che evita sprechi, o il riutilizzo delle acque reflue nell’industria.
    Ma su questo c’è ancora molto da fare.

 

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5. Così la minerale non ha più segreti

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Ecco cosa sapere sui principali componenti delle acque minerali riportati sulle etichette delle bottiglie.

  • RESIDUO FISSO: Racchiude l’essenza stessa dell’acqua. Misurato in milligrammi per litro, rappresenta la quantità di minerali che rimane dopo l’evaporazione di un litro d’acqua a 180 °C. Più il valore è elevato, più alto è il contenuto di sali minerali disciolti.
  • PH: Indica l’acidità e la basicità dell’acqua a seconda che sia sotto o sopra un valore di 7,0. Alla sorgente l’acqua è basica, e quindi benefica per l’organismo, ma l’anidride carbonica e il calore fanno abbassare il Ph facendo sì che sulla tavola arrivi acqua quasi sempre neutra o acida.
  • SODIO: È un elemento fondamentale per il nostro metabolismo. Le acque minerali sono iposodiche quando il sodio è inferiore a 20 milligrammi per litro e sono raccomandate ai soggetti ipertesi.
  • CALCIO: È determinante per la formazione del tessuto osseo, il mantenimento delle membrane e delle sostanze intracellulari. Le acque minerali calciche sono indicate anche per chi è intollerante al latte e non aumentano l’incidenza di calcoli renali.
  • POTASSIO: Elemento indispensabile per l’organismo umano, è presente in bassa quantità nella maggior parte delle acque a media mineralizzazione, spesso intorno a 1 milligrammo per litro.
  • MAGNESIO: Quando il suo tenore supera il valore di 50 milligrammi per litro, l’acqua si definisce magnesiaca e trova impiego nella prevenzione dell’arteriosclerosi perché favorisce la dilatazione delle arterie e può avere un innocuo effetto purgativo.
  • BICARBONATO: Quando il tenore di bicarbonato è superiore a 600 milligrammi per litro l’acqua stimola la secrezione gastrica facilitando la digestione.

 

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