Caratteristiche delle soluzioni acquose

L'acqua è direttamente e intimamente coinvolta in ogni dettaglio della fisiologia animale. Si tratta di una sostanza altamente reattiva. Che differisce notevolmente da gran parte degli altri liquidi sia nelle sue proprietà fisiche che chimiche. L'acqua possiede molte proprietà speciali ed insolite che sono di grande importanza per tutti i processi vitali. Le speciali proprietà dell'acqua, così importanti per la vita, poggiano direttamente sulla sua struttura molecolare. La molecola dell'acqua, infatti, è tenuta assieme dai legami covalenti polari che si formano tra un atomo di ossigeno e due atomi di idrogeno. La polarità (ovvero una ineguale distribuzione di carica) dei legami covalenti è dovuta alla forte tendenza dell'atomo di O ad acquistare elettroni da altri atomi, come H. L'angolo esistente tra i due legami O—H nella molecola non è di 90° ma di 104,5°. Questo valore può essere ricondotto alla reciproca repulsione dei due nuclei di H carichi positivamente che tendono ad allontanarsi l'uno dall'altro. Quindi, l'ineguale distribuzione di elettroni nella molecola dell'acqua fa si che questa si comporti come un dipolo. Vale a dire che essa si comporta in qualche maniera come una calamita che invece di avere due poli magnetici opposti, ha due poli elettrici, positivo e negativo. Di conseguenza, questa molecola tende ad allinearsi con un campo elettrico. Comunque, la più importante caratteristica dell'acqua è quella di formare legami idrogeno tra protoni carichi positivamente (atomi di H), pressoché privi di elettroni, di una molecola d'acqua e l'atomo di ossigeno ricco di elettroni e carico negativamente di molecole d'acqua circostanti. In generale, nonostante la forza modesta del legami idrogeno, il punto di fusione, il punto di ebollizione ed il calore di evaporazione di questa molecola sono molto più alti di quelli di altri comuni idruri degli elementi collegati all'ossigeno (come HF). Invece, le caratteristiche di solvente dell'acqua sono dovute alla sua elevata costante dielettrica, una conseguenza della sua polarità elettrostatica. La costante dielettrica è una misura dell'efficacia dell'acqua o di qualsiasi altra sostanza nel ridurre la forza elettrostatica tra due cariche separate dall'acqua stessa o da un altro mezzo dielettrico. Questo è illustrato particolarmente bene dal comportamento dei composti ionici, o elettroliti, che si dissociano (ionizzano) quando vengono posti in acqua, aumentando perciò la conduttività della soluzione. Tra gli elettroliti più comuni troviamo i sali, gli acidi e le basi. Al contrario, i soluti che non subiscono alcuna dissociazione sono chiamati anelettroliti (come ad esempio, gli zuccheri, gli alcoli e gli oli).