Acqua e solidificazione..
Scusate, ho una curiosità: come mai l'acqua quando congela aumenta il suo volume? Sul libro vedo scritto che ciò è a causa dei legami ad idrogeno, ma in realtà non riesco a capire fino in fondo il fenomeno.
--------------------------------------------------
A perenne vanto della scienza sta il fatto che essa, agendo sulla mente umana, ha vinto l'insicurezza dell'uomo di fronte a se stesso e alla natura.
--------------------------------------------------
A perenne vanto della scienza sta il fatto che essa, agendo sulla mente umana, ha vinto l'insicurezza dell'uomo di fronte a se stesso e alla natura.
Risposte
In teoria dovrebbe essere così.
Quando l'acqua congela tra le molecole di H2O che come ben saprai si comportano come dipoli elettrici si formano dei legami ad idrogeno che le vincolano a delle posizioni fisse in modo da formare una struttura solida regolare chiamata reticolo cristallino. Nel caso dell'acqua le molecole si dispondono nello spazio in modo da formare esagoni regolari grazie ai legami a idrogeno. Quando il ghiaccio viene riscaldato i legami si rompono e le molecole possono avvicinarsi tra di loro, per cui la loro densità aumenta. L'acqua, dunque, presenta un comportamento anomalo rispetto alle altre sostanze: quando, allo stato solido (ghiaccio), viene riscaldata, la sua densità aumenta anzichè diminuire come nelle altre sostanza fino alla temperatura di 277 K (4°C) a cui corrisponde il maggior valore di densità per l'acqua. Da questo momento in poi, se viene ulteriormente riscaladata, si comporta in maniera regolare e la sua densità diminuisce. Tutto ciò è dovuto al fatto che l'acqua genera questi legami a idrogeno che allo stato solido, aumentano la distanza tra le molecole.
Per quanto anomalo possa sembrare questo comportamento, esso è fondamentale per la vita delle specie acquatiche in quanto, potendo il ghiaccio galleggiare sull'acqua dei laghi nel periodo invernale (essendo più leggero), permette la vita di questi animali (che appunto non potrebbero vivere nel ghiaccio!). E' sostanzialmente questo il motivo per cui i laghi gelano dalla superficie e non dal fondo.
Dunque rispondo alla domanda che hai posto. Quando l'acqua congela aumenta il suo cvolume perchè i legami a idrogeno che si formano vincolano le molecole a distanziarsi tra di loro in modo da occupare i vertici di esagono diposti in uno spazio tridimensionale.
Quando l'acqua congela tra le molecole di H2O che come ben saprai si comportano come dipoli elettrici si formano dei legami ad idrogeno che le vincolano a delle posizioni fisse in modo da formare una struttura solida regolare chiamata reticolo cristallino. Nel caso dell'acqua le molecole si dispondono nello spazio in modo da formare esagoni regolari grazie ai legami a idrogeno. Quando il ghiaccio viene riscaldato i legami si rompono e le molecole possono avvicinarsi tra di loro, per cui la loro densità aumenta. L'acqua, dunque, presenta un comportamento anomalo rispetto alle altre sostanze: quando, allo stato solido (ghiaccio), viene riscaldata, la sua densità aumenta anzichè diminuire come nelle altre sostanza fino alla temperatura di 277 K (4°C) a cui corrisponde il maggior valore di densità per l'acqua. Da questo momento in poi, se viene ulteriormente riscaladata, si comporta in maniera regolare e la sua densità diminuisce. Tutto ciò è dovuto al fatto che l'acqua genera questi legami a idrogeno che allo stato solido, aumentano la distanza tra le molecole.
Per quanto anomalo possa sembrare questo comportamento, esso è fondamentale per la vita delle specie acquatiche in quanto, potendo il ghiaccio galleggiare sull'acqua dei laghi nel periodo invernale (essendo più leggero), permette la vita di questi animali (che appunto non potrebbero vivere nel ghiaccio!). E' sostanzialmente questo il motivo per cui i laghi gelano dalla superficie e non dal fondo.
Dunque rispondo alla domanda che hai posto. Quando l'acqua congela aumenta il suo cvolume perchè i legami a idrogeno che si formano vincolano le molecole a distanziarsi tra di loro in modo da occupare i vertici di esagono diposti in uno spazio tridimensionale.
Ah ecco.. Io pensavo che dato che si veniva a creare un legame supplementare la distanza tra le molecole dovesse necessariamente diminuire.
--------------------------------------------------
A perenne vanto della scienza sta il fatto che essa, agendo sulla mente umana, ha vinto l'insicurezza dell'uomo di fronte a se stesso e alla natura.
--------------------------------------------------
A perenne vanto della scienza sta il fatto che essa, agendo sulla mente umana, ha vinto l'insicurezza dell'uomo di fronte a se stesso e alla natura.
Non so molto di più di quello che hai letto sul libro, cmq il fenomeno anomalo avviene solo tra i 0 e i 4 gradi centigradi.
Diminuendo la temperaura diminuisce l'energia interna e quindi si ha una riduzione di volume come in tutti i corpi, soltonto che quando l'acqua solidifica la struttura scristallina che si crea a causa dell'entropia che cambia, va a creare quei legami ad idrogeno che fanno si che le molecole d'acqua occupano le loro posizioni nei vertici del reticolo scristallino che si trovano ad una distanza maggiore rispetto alla distanza che si ha nello stato liquido più disordinato.
Platone
Diminuendo la temperaura diminuisce l'energia interna e quindi si ha una riduzione di volume come in tutti i corpi, soltonto che quando l'acqua solidifica la struttura scristallina che si crea a causa dell'entropia che cambia, va a creare quei legami ad idrogeno che fanno si che le molecole d'acqua occupano le loro posizioni nei vertici del reticolo scristallino che si trovano ad una distanza maggiore rispetto alla distanza che si ha nello stato liquido più disordinato.
Platone
Sono stato troppo lento nello scrivere. Nel frattempo ti avevano risposto in maniera molto più esauriente.
Platone
Platone
Si, più esauriente, ma tu hai agiunto n concetto: quello dell'entropia.
Infatti se si pensa al moto vibrazionale non si dovrebbe fare troppa faica a capire che può esiste un intervallo di temperatura per cui allo aumentare di tale vibrazione gli "atomi" di idrogeno delle molecole di acqua riescono a incastrarsi maggiormente negli spazi fra le molecoleche rewtano mella disposizione "esagonale".
Pe spigarmi meglio chiedo di pensare non al ghiaccio (che si forma dall'acqua "liquida"), ma alla neve o alla brina, che si formano dall'acqua aeriforme, e che hanno una forma "traforata", con "molta più aria".
FAccio anche presente che per l'acqua non vale nemmeno la classificazione nei vari stati (solido, liquido, vapore, gas ed eventualmente plasma), percé per il ghiaccio credo che ci siano ufficialmente otto stati diversi (così ho letto, ed io ho interpretato che si tratti di Ghiaccio, neve, ecc.).
Infine, legato al problema principale di cui parlava cavalli, si ha anche che per le altre sostanze comunemente si ha che comprimendole nella fase di vapore si ottiene ila fase liquida e nella fase di liquido si "agevola" la solidificazione, mentre per l'acqua se si comprime si aumenta la temperatura di solidificazione.
Infatti se si pensa al moto vibrazionale non si dovrebbe fare troppa faica a capire che può esiste un intervallo di temperatura per cui allo aumentare di tale vibrazione gli "atomi" di idrogeno delle molecole di acqua riescono a incastrarsi maggiormente negli spazi fra le molecoleche rewtano mella disposizione "esagonale".
Pe spigarmi meglio chiedo di pensare non al ghiaccio (che si forma dall'acqua "liquida"), ma alla neve o alla brina, che si formano dall'acqua aeriforme, e che hanno una forma "traforata", con "molta più aria".
FAccio anche presente che per l'acqua non vale nemmeno la classificazione nei vari stati (solido, liquido, vapore, gas ed eventualmente plasma), percé per il ghiaccio credo che ci siano ufficialmente otto stati diversi (così ho letto, ed io ho interpretato che si tratti di Ghiaccio, neve, ecc.).
Infine, legato al problema principale di cui parlava cavalli, si ha anche che per le altre sostanze comunemente si ha che comprimendole nella fase di vapore si ottiene ila fase liquida e nella fase di liquido si "agevola" la solidificazione, mentre per l'acqua se si comprime si aumenta la temperatura di solidificazione.
Accedi a tutti gli appunti
Tutor AI: studia meglio e in meno tempo