L'acqua: il presupposto per la vita

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Oggetto: L'acqua: il presupposto per la vita
La molecola d'acqua è costituita da due atomi di idrogeno ("H") legati mediante legame covalente ad un atomo di ossigeno ("O"). La sua formula bruta può essere perciò così rappresentata: H2O.

Nonostante l'ibridizzazione dell'ossigeno sia di tipo sp3, cioè tetraedrica e caratterizzata, quindi, da 4 orbitali ibridi sp3 distanziati l'uno dall'altro con un angolo di legame di 109,5°, la repulsione tra i suoi 2 doppietti di non legame (cioè tra le sue due coppie di ellettroni non impegnate in legami) determina una restrizione degli angoli di legame adiacenti che assumono valori prossimi a 104,5°.

Le proprietà chimicho-fisiche dell'acqua sono da ricercare soprattutto nella natura dei suoi costituenti. Dobbiamo a questo punto, perciò, rinfrescare a chi non lo ricordasse, il concetto di elettronegatività. Con questo termine intendiamo la tendenza di un elemento, impegnato in un legame, ad attrarre verso sé la nuvola elettronica. Come suggerisce la Tavola Periodica degli Elementi (proposta dal grande scienziato russo D.I. Mendeleev), l'elettronegatività cresce lungo il periodo e diminuisce lungo il gruppo; perciò l'ossigeno sarà un elemento assai elettronegativo (la sua elettronegatività espressa in unità di Pauling è prossima a 3,5 ), mentre l'idrogeno lo sarà meno (2,1 unità di Pauling).

Questa differenza di elettronegatività sfocia nella formazione di legami polari; cioè legami in cui la densità elettronica è spostata più verso l'atomo dotato di maggiore elettronegatività. La conseguenza di tutto questo è la creazione di un dipolo elettrico, cioè un sistema costituito da due poli elettrici di uguale carica, ma aventi segno contrario e separati da una certa distanza. Nonostante la molecola nel complesso rimanga elettricamente neutra, presenterà un'estremità dotata di una parziale carica positiva (d+) ed un'altra dotata di parziale carica negativa (d-). L'acqua è quindi una molecola polare. Ora, tra i chimici di tutto il Mondo vige un motto che, tradotto in italiano, recita più o meno così: "Simile scioglie simile". Dietro questo breve scioglilingua si cela un concetto fondamentale: che le molecole polari sono più affini per i solventi polari (come ad esempio l'acqua); mentre quelle apolari lo sono maggiormente verso i solventi apolari (ad esempio esano).

Giunti a questo punto, possiamo finalmente introdurre un tipo di interazione molecolare a cui sono dovute numerose proprietà fisiche dell'acqua, quali per esempio le proprietà colligative, ecc. Parliamo perciò del legame idrogeno.

Il legame idrogeno è un tipo di interazione che avviene tra l'ossigeno di una molecola e l'idrogeno dell'altra. Esso è principalmente dovuto alla parziale differenza di carica (d) degli atomi che lo costituiscono. Questa interazione meno forte di un legame covalente, ma comunque di notevole intensità spiega la ragione per cui una molecola così piccola, dotata di una massa molecolare di circa 18, presenti un punto di ebollizione così elevato.

Un'ulteriore implicazione del legame idrogeno è la solubilità delle molecole nell'H2O, che fanno di questo composto il principale solvente (polare) presente in natura. Distingueremo pertanto tra molecole fortemente solubili in H2O (che chiameremo idrofile) e molecole fortemente insolubili in H2O (che chiameremo idrofobe). Le sue proprietà solventi sono ottimali verso i composti ionici, come ad esempio i sali, che vengono disciolti e gli ioni ottenuti vanno quindi incontro a solvatazione.

Ogni molecola d'acqua può costituire 4 legami idrogeno con altrettante molecole d'acqua (o altre molecole dotate di opportuni gruppi funzionali come alcol, etc.).
Due legami idrogeno saranno costituiti a partire dai 2 siti accettori di elettroni (i 2 idrogeni), mentre gli altri due a partire dai 2 siti donatori di elettroni (i 2 doppietti di non legame dell'ossigeno).

Nella prossima dichiarazione che rilascerò vedremo quali sono gli stati della materia ed in particolare dell'acqua.


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Parole chiave (versione beta)

acqua, legame, polare, e948, legame idrogeno, elettronegativita, e949, interazione, apolare, legame covalente, decreto legislativo 27 gennaio 1992 n 109, proprieta colligative, elettronegativo, idrofilo, valori, densita, formazione, idrofobo, dipolo, solubilita

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