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Master in Didattica della Scienza. Acqua. Mariano Venanzi venanzi@uniroma2.it. L’acqua come risorsa. Il contesto interdisciplinare. Storico-geografico: Insediamenti umani e corsi d’acqua Ricerca: Gli acquedotti romani. 2. Economico : L’oro blu del 2000.
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Master in Didattica della Scienza Acqua Mariano Venanzi venanzi@uniroma2.it
L’acqua come risorsa Il contesto interdisciplinare • Storico-geografico: Insediamenti umani e corsi d’acqua • Ricerca: Gli acquedotti romani
2. Economico: L’oro blu del 2000. Ricerca: Il consumo di acqua nei paesi industrializzati
3. Ecologia ed educazione ambientale: - Il ciclo dell’acqua - Le variazioni climatiche - Il risparmio dell’acqua Ricerca: La desertificazione in Italia
La forma dell'acqua Totale: 1.5 miliardi di km3 97% mari e oceani 2.2% ghiacciai e calotte polari
Ecosistemi MARI e OCEANI LAGHI E FIUMI GHIACCIAI FALDE PALUDI
4. Biologia: L’acqua nel metabolismo umano Il corpo umano è composto del 70% di acqua, di questa il 70% è contenuto nelle cellule, il 30% è extracellulare.
La molecola acqua 0.96Å H 1s H 1s O 1s22s22p2
Una molecola simmetrica in vibrazione 1000 cm-1 = 3·1013 vibrazioni al secondo
La molecola d'acqua è polare =1.8 Debye 1 Debye = 1 ues·Å e = 4.8 ues 1Å=10-8 cm
Il legame aIdrogeno Energia di legame idrogeno: 5 kcal per mole
L'acqua come liquido La polarità dell’acqua e le interazioni di legame idrogeno fanno sì che l’acqua sia liquida a temperatura ambiente a pressione atmosferica.
Proprietà dell'acqua liquida • elevata densità (massimo di densità a 4°C) • elevata capacità termica • Legami idrogeno si formano e rompono in qualche ps (10-12 s) • Elevate temperature di fusione e di ebollizione:
0.99987 g/ml a 0°C 1.00000 g/ml a 4°C 0.99707 g/ml a 25°C Densità Calore di fusione 1.44 kcal/mole 10.52 kcal/mole calore di vaporizzazione Ghiaccio: 0.5 cal/gr·grado a -3°C Liquido: 1 cal/gr·grado a 14.5°C Vapore: 0.44 cal/gr·grado a 100°C calore specifico
L'acqua come solvente L’acqua forma strati di solvatazione intorno agli ioni.
La chimica dell'acqua In soluzione l’acqua autodissocia dando luogo all’equilibrio:
Le concentrazioni dei chimici Molarità = numero di moli per litro di soluzione Mole = quantità di sostanza che contiene 6.023·1023 particelle NA, Numero di Avogadro Peso Molecolare = il peso di una mole di sostanza
Determinare il pH di.... • acqua di rubinetto • acqua piovana • acqua minerale naturale • acqua minerale gassata • coca-cola • vino • aceto • saponi • shampoo • limone • latte • bicarbonato di sodio • aspirina
Inquinamento delle acque • Inquinamento batterico • Scarichi civili • Aziende ospedaliere • Inquinamento industriale • metalli pesanti (piombo, manganese, mercurio, cromo) • eutrofizzazione: proliferazione eccessiva di alghe per la presenza di fertilizzanti a base di fosfati • Ricerca: potabilizzazione delle acque • Si suggerisce visita agli impianti ACEA
L'acqua che beviamo Gas: Ossigeno, azoto, anidride carbonica Ioni: litio, sodio, potassio, calcio, magnesio, ferro, alluminio Anioni: solfato, bicarbonato, cloruro • Criteri di potabilità: • incolore, inodore • batteriologicamente pura • contenuto in sali (residuo fisso): 0.5-1.5 grammi • priva di inquinanti: nitriti, mercurio, piombo, cromo
Sola, ma non troppo..... Sodio in acqua Lete: 4.9 mg/L Poiché il peso di una mole di sodio è 23 grammi, in 1 litro di acqua Lete ci sono 2.13·10-4 moli di sodio. Poichè 1 mole è composta di 6.022·1023 particelle, in 1 litro di acqua Lete ci sono: 1.28·1020 particelle di sodio Cioè: 128 miliardi di miliardi di particelle di sodio!
L'acqua nel web http://www.giangukai.org/italia/ Giangukai è un progetto annuale (settembre 2006 - settembre 2007) che coinvolge 55 classi delle scuole primarie italiane in gemellaggi on line per favorire l’educazione allo sviluppo sostenibile e l’uso più responsabile della risorsa acqua. http://scuole.rimini.com/dd3rimini/index.htm
http://witcombe.sbc.edu/water/ The mistery, art and science of water a multi-disciplinary examination of the nature, properties, place, significance, importance, and role of WATER in the life and culture of this planet
http://www.lsbu.ac.uk/water/ Water structure and properties PrefaceThe water moleculeSixty-three anomalies of water Water clustering in liquid water Hydration Water and life Water and health Frequently asked questions concerning liquid water Water-related material Homeopathy, including a working hypothesis Book reviews References Visitor's Book Water related links