Com'è possibile che alcuni insetti sappiano camminare
sulla superficie di uno stagno
ma voi invece sprofondate subito
quando provate a camminare sull'acqua?
E perché i laghi gelano dall'alto verso il basso in inverno?
In una parola, la risposta a queste domande è la polarità.
L'acqua è una molecola semplice
fatta di un atomo di ossigeno e due di idrogeno,
ma essenziale per la vita.
Infatti, l'acqua costituisce circa il 60%
del peso del corpo di un essere umano adulto.
La polarità all'interno di quelle molecole d'acqua
dà a questa sostanza comune le proprietà
che la rendono unica e capace di sostenere la vita.
La polarità si riferisce alla distribuzione diseguale
degli elettroni all'interno di una molecola
Per l'acqua, il legame tra l'atomo di ossigeno
e i due atomi di idrogeno all'interno di una singola molecola d'acqua
è come un tiro alla fune tra un giocatore di football grande e grosso
e un tenero bambino che ancora gattona.
L'ossigeno è un atomo più grande,
con più protoni nel nucleo rispetto all'idrogeno.
Queste cariche positive sono come la forza fisica delle persone.
Sono in grado di attrarre
gli elettroni caricati negativamente nel legame,
proprio come un individuo forte può sopraffarne
uno più debole nel tiro alla fune.
Quinti l'ossigeno può attrarre
più del suo quantitativo di elettroni.
Poiché l'idrogeno è più piccolo e ha meno forza,
o meno protoni,
perde il tiro alla fune
e attrae meno elettroni del suo quantitativo.
Quindi l'ossigeno nell'acqua si comporta come se fosse negativo,
e l'idrogeno come se fosse positivo.
I legami interni di una singola molecola d'acqua
si chiamano legami covalenti polari.
Covalente significa che gli elettroni sono condivisi.
Ma, come abbiamo appena appreso,
polare significa che questi elettroni non sono condivisi equamente.
Nell'acqua l'ossigeno si comporta da negativo
e l'idrogeno si comporta da positivo.
Poiché negativo e positivo si attraggono,
quell'ossigeno è attratto dagli atomi di idrogeno
nelle vicine molecole d'acqua.
Un legame speciale si forma tra le molecole d'acqua,
noto come legame a idrogeno.
I legami a idrogeno non avvengono soltanto in acqua.
Possono formarsi tra una molecola d'acqua
e diverse sostanze che sono polari o ioniche.
La capacità dell'acqua di stare attaccata a se stessa si chiama coesione
mentre la capacità dell'acqua di restare attaccata a altre sostanze
si chiama adesione.
Ora ripensiamo alle domande iniziali.
Primo, perché alcuni insetti possono camminare sull'acqua?
La tensione superficiale dovuta ai legami a idrogeno
crea una pellicola sottile sulla superficie dell'acqua
che dà abbastanza resistenza
perché gli insetti super-leggeri ci camminino sopra.
Voi non potete camminarci
perché i legami a idrogeno non sono abbastanza forti
da sostenervi.
Perché il ghiaccio galleggia sull'acqua?
Per la maggior parte delle altre sostanze,
lo stato solito è più denso dello stato liquido,
ma non è il caso dell'acqua!
I legami a idrogeno tengono le molecole dell'acqua
molto più distanti nell'acqua ghiacciata che in quella liquida.
Più sono distanti le molecole,
meno denso sarà il solido.
Quindi il ghiaccio è il 9% meno denso dell'acqua,
pertanto galleggia sopra di essa.
Ecco perché i laghi ghiacciano dall'alto verso il basso
e la vita acquatica può sopravvivere
durante l'inverno ogni anno.
È la polarità della molecola dell'acqua
e i conseguenti legami a idrogeno
che spiegano le proprietà uniche dell'acqua.
Quindi, la ragione per cui l'acqua è così speciale,
dall'interno delle vostre cellule
agli oceani del mondo,
è che si tratta di una molecola polare.