1A- Acqua di casa mia

La nostra attività alla COOP è stata suddivisa in due momenti:

- una riflessione sul ciclo dell'acqua e sull'acqua come bene prezioso, con certe caratteristiche
- la scelta di acque minerali corrispondenti ad alcuni parametri
Alla fine sono stati discussi i dati raccolti.

L'acqua potabile
L'acqua potabile è una risorsa naturale primaria destinata al consumo, permettendo la sopravvivenza degli esseri viventi, e a fondamentali attività umane. I processi di potabilizzazione permettono di migliorare le proprietà dell'acqua rendendola potabile.

Gli elementi chimici che possiamo trovare nell'acqua dolce sono:

• Calcio (Ca)

• Magnesio (Mg)

• Sodio (Na)

• Cloro (Cl)

• Potassio (K)

• Fluoro (F)

• Manganese (Mn)

• Fosforo (P)

L'acqua potabile non deve contenere microrganismi patogeni che possono rappresentare un rischio per la salute degli utenti. Come la portiamo nelle nostre case? Con gli acquedotti. Prima avviene la captazione dell'acqua dal ciclo naturale, per esempio da sorgenti, pozzi, ecc. Subito a valle delle opere di presa generalmente vengono realizzati tutti gli impianti di trattamento delle acque necessari per renderle idonee al consumo umano. 

Il ciclo dell'acqua
Guarda il video dell'ESA(Agenzia Spaziale Europea) Kid:
https://www.youtube.com/watch?v=Qq34uHTBJrE
Riassumendo a parole:

L'acqua evapora dagli oceani, forma le nuvole dalle quali l'acqua torna alla terra.

• L'evaporazione è un passaggio di stato dalla fase liquida alla fase vapore. 
• La condensazione passaggio dallo stato gassoso a quello liquido; nel ciclo dell'acqua il vapore acqueo raggiunge una certa altezza dove si trovano dei nuclei di condensazione (ovvero microparticelle che entrano in gioco nei processi di formazione delle nubi) che formano le nubi.
• La precipitazione è costituita dalla pioggia, ma anche da neve, grandine, rugiada, brina o nebbia. 
• L'infiltrazione è il passaggio dell'acqua dalla superficie alle acque sotterranee, che dipende dalla permeabilità del suolo o della roccia e da altri fattori. Le acque sotterranee possono ritornare alla superficie dopo l'accumulo in una falda acquifera.
• Lo scorrimento include tutti i modi in cui l'acqua superficiale si muove in pendenza verso il mare. L'acqua che scorre nei torrenti e nei fiumi può stazionare nei laghi per un certo tempo. Non tutta l'acqua ritorna al mare per scorrimento; gran parte evapora prima di raggiungere il mare o un acquifero.
• Il flusso sotterraneo include il movimento dell'acqua all'interno della terra.

Crediti: thing link-Zanichelli

L'acqua in natura contiene al suo interno molte sostanze disciolte e particelle in sospensione, la maggior parte delle quali microscopiche.
Tutte le acque naturali contengono un certo numero di microrganismi come batteri, alghe, funghi e protozoi, che costituiscono la microflora autoctona delle acque.
Seconda la provenienza, le acque naturali si classificano in: acque meteoriche (pioggia, neve, grandine, rugiada, brina); acque sotterranee (falde profonde o freatiche); acque superficiali (mari, fiumi, laghi, sorgenti).
Il volume di acqua presente sulla Terra è stimato in 1 360 000 000 km3;.
Di questi:
- 1 320 000 000 km3 ( circa il 97,3% del totale) sono acque marine (in maggioranza oceano)
-      25 000 000 km3 (circa il 2% del totale) sono nei ghiacciai e nelle calotte polari
-      13 000 000 km3 (circa l'1% del totale) sono nel suolo, nelle falde acquifere
-           250 000 km3 ( 0,02% del totale) sono acque dolci nei laghi, nei mari interni e nei fiumi
-             13 000 km3 sono vapore acqueo nell'atmosfera.

L'acqua dolce rappresenta solo il 2,5% del volume totale presente sulla Terra e per più dei 2⁄3 si trova in pochi ghiacciai, in particolare nell'Antartide e in Groenlandia, i quali sono quindi la principale riserva di acqua dolce nel nostro pianeta.

L'acqua minerale
L'acqua minerale è un tipo di acqua sorgiva, solitamente commercializzata in bottiglia. Il mercato delle acque minerali in bottiglia ha un'importanza particolare in Italia, che guida nettamente la classifica del consumo mondiale pro capite, con volumi che nel 1985 erano 65 litri annui pro capite, nel 2006 194 litri annui, nel 2012 192 litri di consumo pro capite. Secondo dati disponibili al 2014, il volume d'affari in Italia è valutato in circa 2,3 miliardi di euro. I profitti del settore, in Italia, sono giudicati "elevatissimi", anche in virtù dei canoni di sfruttamento in genere molto vantaggiosi. Significativo è anche l'impatto ambientale, legato al trasporto di circa 6 miliardi di bottiglie e al loro successivo smaltimento: nella sola Italia, una stima di Legambiente e Altreconomia fornisce un dato di oltre 6 miliardi di bottiglie in plastica da 1,5 litri, con impiego di "450 mila tonnellate di petrolio e l'emissione di oltre 1,2 milioni di tonnellate di CO₂".

Le etichette dell'acqua minerale
Abbiamo cercato in negozio le bottiglie di alcune marche e ne abbiamo letto l'etichetta cercando alcuni dati.

RESIDUO FISSO
E'  una delle prime voci da controllare in etichetta ed esprime la quantità di sali disciolti in un litro d’acqua. Esso viene convenzionalmente calcolato a 180° e il suo valore viene riportato generalmente in milligrammi per litro (mg/l).
In base al residuo fisso l’acqua minerale naturale si distingue in:
- oligominerale o leggermente mineralizzata (residuo fisso non superiore a 500 mg/l): favorisce la diuresi e contiene poco sodio e quindi può essere indicata nei casi di ipertensione.
- minimamente mineralizzata (residuo fisso, non superiore a 50 mg/l): è un’acqua “leggera”, stimola la diuresi ed è particolarmente indicata per la ricostituzione di latte ed alimenti per l’infanzia.
- ricca di sali minerali: (residuo fisso superiore a 1.500 mg/l): è un’acqua terapeutica, ricca di sali, da bere sotto controllo medico. “mediominerale: (residuo fisso compreso tra 500 e 1.500 mg/l): è utile in estate o durante la pratica di attività sportive, perché consente di reintegrare i liquidi ed i minerali persi con la sudorazione.

ESEMPIO DI CLASSIFICAZIONE FATTA DA NOI

Marca:

GUIZZA

COMUNE: SCORZE'

SORGENTE: GUIZZA

AUTORIZZAZIONE: Decreto Ministero Sanità N° 1425 del 15/11/1973

Acqua Minerale Naturale, Oligominerale

Iposodica 

Temperatura (°C): 16,4

Residuo fisso a 180°C: 250 mg/l

Com'è l'acqua del nostro acquedotto?

Leggi e scarica tutte le informazioni qui.

Quanta strada fa l'acqua minerale?
Due esempi:

I nostri dati

Gruppo Samantha

Gruppo Federico

Gruppo Noemi

Approfondimenti

Una risorgiva è una sorgente di acqua dolce di origine naturale, talvolta fatta emergere dall'uomo, tipica delle pianure italiane, tra cui la pianura padana. I fontanili o risorgive sono caratterizzati da flora e fauna tipiche.

Le acque piovane e fluviali che, trovando terreno molto permeabile, penetrano in profondità nel sottosuolo, formando una falda freatica, possono tornare in superficie. L'acqua che fuoriesce da fontanili e risorgive presenta una temperatura costante compresa fra i 9 - 10 °C in inverno e i 12 - 15 °C in estate.

L'acqua riemerge in quella che viene definita testa del fontanile e poi si distribuisce nella cosiddetta asta, dove può essere prelevata per l'irrigazione dei campi ed in particolare per le marcite, grazie alla temperatura costante che ne consente l'utilizzo durante tutto l'anno.

Le risorgive hanno da sempre catturato l'attenzione dell'uomo. Il primo documento disponibile che riporta con certezza il termine fontanile risale al 1386, ed è costituito da un atto notarile proveniente dalla zona di Segrate (Milano) e oggigiorno conservato nell'archivio dell'Ospedale Maggiore di Milano.

Guida alla relazione

- Quant'è l'acqua potabile sul pianeta?

- Come si legge l'etichetta della bottiglia di minerale?

- Quali sono i fattori negativi per l'ambiente?

- Sai raccogliere i dati in tuo possesso in una tabella?

- Sai preparare una presentazione dell'attività?

- Possiamo trovare modi per risparmiare l'acqua?

- E' meglio l'acqua minerale in bottiglia o l'acqua del rubinetto?

1A - Esperimenti con le gocce d'acqua

Qualche osservazione sull'esperimento di oggi.

Talvolta si vedono alcuni insetti (i gerridi, vedi sotto) che camminano sull’acqua; si può far galleggiare una graffetta metallica o una moneta, ponendoli con delicatezza sulla superficie del liquido. Perché non affondano?
Il fenomeno può essere spiegato con la tensione superficiale.

I liquidi hanno una struttura interna costituita da molecole vicine le une alle altre. L’intensità delle forze fra molecola e molecola, dette forze di coesione, non garantisce la compattezza del materiale.

Una molecola d'acqua A è circondata da altre molecole simili che la attraggono. La molecola A, sotto l’azione di queste forze di attrazione, tenderà a spostarsi un po' verso la molecola più vicina, ma manterrà nel tempo la propria posizione. Una molecola come la B, vicino alla superficie libera del liquido, sentirà anch’essa la forza attrattiva esercitata dalle molecole vicine, ma queste si trovano soltanto sotto o accanto alla molecola B. La molecola B (e tutte quelle vicine alla superficie libera del liquido) è attratta più efficacemente verso l’interno del liquido stesso. Per questo motivo il liquido si comporta come se ci fosse una pellicola invisibile che lo tiene unito. E' una forza di origine molecolare cui si dà il nome di tensione superficiale.

Dunque una molecola d'acqua è completamente circondata da altre molecole con le quali interagisce e dalle quali si sente attratta. Tali forze di attrazione si esercitano sulla molecola da tutte le direzioni dello spazio, per cui alla fine la forza che ne risulta è nulla: per una forza che la attrae in un verso verso ne esiste un'altra uguale che la attrae nel verso opposto!

Le cose cambiano se la molecola si trova in prossimità della superficie libera dell'acqua perché questa molecola è attratta solamente da quelle sottostanti e dalle altre molecole sulla superficie. In particolare essa non subisce alcuna forza attrattiva dall'alto che controbilanci quella dal basso. In conclusione: le molecole in superficie sono attratte verso l'interno del liquido. Questa forza produce le caratteristiche di superficie elastica che l'acqua mostra.
La tensione superficiale tende a rendere minima la superficie di una goccia (a parità di volume, la sfera è il solido dotato di minor superficie).

E' come se si formasse uno strato di molecole in superficie che si tengono unite, permettendo in certe condizioni, come vedremo, il galleggiamento di oggetti anche più densi dell’acqua. La tensione superficiale è la tendenza delle molecole dei liquidi a stringersi le une alle altre. Immagino la superficie libera dell’acqua costituita da una rete di molecole d’acqua legate tra loro. Questa rete è abbastanza tesa che se un gerride (vedi sotto) lo sostiene e lo tiene a galla. 

Cosa fa il sapone alla goccia d'acqua?

Il sapone contiene tensioattivi. Essi vengono utilizzati nell’industria dei detersivi e dei saponi (vedremo perché).
I tensioattivi sono sostanze che, aggiunte all’acqua, ne abbassano la tensione superficiale.
Quando la tensione superficiale diminuisce, diminuisce la coesione della superficie del liquido. 
Oltre a spiegare l'esperimento della goccia d'acqua, puoi fare a casa questo:

Materiale: bacinella – detersivo per piatti – borotalco.
Procedimento:
1-Versare della polvere di borotalco in una bacinella d’acqua.
2- Versare poi qualche goccia di sapone nella bacinella.
Osservazioni:
1- Dopo aver messo un po' di borotalco sulla superficie dell'acqua osservi che il borotalco ................ . 2- Aggiungendo poi una goccia di sapone sulla superficie dell'acqua si potrà osservare che il borotalco .............................  e poi ........................... dalla superficie dell'acqua.

Perché? Cosa succede quando aggiungiamo il sapone?

Le molecole di sapone hanno code idrofobe (= nemiche dell’acqua) e teste idrofile (amiche dell’acqua).

Osserviamo come si dispongono le molecole di sapone sulla superficie dell’acqua:

http://dm.unife.it/matematicainsieme/schiume/perc_chimica03.htm

Le molecole di sapone spingono le loro code idrofobe fuori dall’acqua (perché a loro non piace stare nell’acqua), mentre le teste idrofile separano le molecole d’acqua le une dalle altre. Questo fa diminuire la tensione superficiale perché la distanza fra le molecole d’acqua aumenta.

Interessanti video sul tema

https://www.youtube.com/watch?v=Hrp0BlyrNQQ

https://www.youtube.com/watch?v=kjJhWyBzWVU

Infine, I Gerridi.

1A- Acqua di casa mia

La nostra attività alla COOP è stata suddivisa in due momenti:
- una riflessione sull'acqua come bene prezioso, con certe caratteristiche
- la scelta di acque minerali corrispondenti ad alcuni parametri
Alla fine sono stati discussi i dati raccolti.

In attesa delle relazioni, qualche informazione e qualche immagine per rinfrescare la memoria.

L'acqua in natura non è mai pura, bensì contiene al suo interno molte sostanze disciolte, e particelle in sospensione, la maggior parte delle quali microscopiche.
Tutte le acque naturali contengono un certo numero di microrganismi, sia autotrofi sia eterotrofi, rappresentati da batteri, alghe, funghi e protozoi, che costituiscono la microflora autoctona delle acque.
Seconda la provenienza, le acque naturali si classificano in: acque meteoriche (pioggia, neve, grandine, rugiada, brina); acque sotterranee (falde profonde o freatiche); acque superficiali (mari, fiumi, laghi, sorgenti).
Il volume di acqua presente sulla Terra è stimato in 1 360 000 000 km3;.
Di questi:
- 1 320 000 000 km3 ( circa il 97,3% del totale) sono acque marine (in maggioranza oceano)
-      25 000 000 km3 (circa il 2% del totale) sono nei ghiacciai e nelle calotte polari
-      13 000 000 km3 (circa l'1% del totale) sono nel suolo, nelle falde acquifere
-           250 000 km3 ( 0,02% del totale) sono acque dolci nei laghi, nei mari interni e nei fiumi
-             13 000 km3 sono vapore acqueo nell'atmosfera.

L'acqua dolce rappresenta solo il 2,5% del volume totale presente sulla Terra e per più dei 2⁄3 si trova in pochi ghiacciai, in particolare nell'Antartide e in Groenlandia, i quali sono quindi la principale riserva di acqua dolce nel nostro pianeta.
L'acqua potabile è una risorsa naturale primaria destinata al consumo, permettendo la sopravvivenza degli esseri viventi, e a fondamentali attività umane. I processi di potabilizzazione permettono di migliorare le proprietà dell'acqua rendendola potabile.

RESIDUO FISSO
E'  una delle prime voci da controllare in etichetta ed esprime la quantità di sali disciolti in un litro d’acqua. Esso viene convenzionalmente calcolato a 180° e il suo valore viene riportato generalmente in milligrammi per litro (mg/l).
In base al residuo fisso l’acqua minerale naturale si distingue in:
- oligominerale o leggermente mineralizzata (residuo fisso non superiore a 500 mg/l): favorisce la diuresi e contiene poco sodio e quindi può essere indicata nei casi di ipertensione.
- minimamente mineralizzata (residuo fisso, non superiore a 50 mg/l): è un’acqua “leggera”, stimola la diuresi ed è particolarmente indicata per la ricostituzione di latte ed alimenti per l’infanzia.
- ricca di sali minerali: (residuo fisso superiore a 1.500 mg/l): è un’acqua terapeutica, ricca di sali, da bere sotto controllo medico. “mediominerale: (residuo fisso compreso tra 500 e 1.500 mg/l): è utile in estate o durante la pratica di attività sportive, perché consente di reintegrare i liquidi ed i minerali persi con la sudorazione.

ESEMPI DI CLASSIFICAZIONE FATTA DA NOI
Marca:
VITASNELLA
Località della fonte   Darfo B.T. (BS)
Azienda produttrice   Italaquae S.p.A.
Analisi chimiche (istituto e data)   Università di Pavia (17 marzo 1999)
Temperatura alla fonte n.d.
pH 7,3
Residuo fisso a 180°C 327 mg/l

Marca:

GUIZZA

COMUNE: SCORZE'

SORGENTE: GUIZZA

AUTORIZZAZIONE: Decreto Ministero Sanità N° 1425 del 15/11/1973

Acqua Minerale Naturale, Oligominerale

Iposodica 

Temperatura (°C): 16,4

Residuo fisso a 180°C: 250 mg/l

Com'è l'acqua del nostro acquedotto?
Leggi e scarica tutte le informazioni qui.

Guida alla relazione
- Quant'è l'acqua potabile sul pianeta?
- Possiamo trovare modi per risparmiare l'acqua?
- E' meglio l'acqua minerale in bottiglia o l'acqua del rubinetto?
- Come si legge l'etichetta della bottiglia di minerale?
- Quali sono i fattori negativi per l'ambiente?
- Sai raccogliere i dati in tuo possesso in una tabella?
- Sai preparare una presentazione dell'attività?

2A - I gerridi

I Gerridi o insetti pattinatori devono il loro nome alla capacità di "scivolare" sull'acqua poggiandovi solo i tarsi delle zampe medie e posteriori senza affondare. La superficie libera dell'acqua è come una pellicola. Si parla di tensione superficiale per indicare la forza con cui le molecole sulla superficie di un liquido sono attratte verso l'interno, facendo sì che lo strato superficiale si comporti come una sottile pellicola elastica. L'acqua, a causa delle forze di attrazione tra le molecole tende a riunirsi in gocce sferiche.

Alcune sostanze, chiamate tensioattivi, riescono ad abbassare la tensione superficiale di un liquido. I tensioattivi vengono utilizzati nell’industria dei detersivi.
Ecco due disegni che illustrano uno degli esperimenti proposti per le vacanze:

E quello da fare per oggi:

Infine l'ultimo, da realizzare con una bottiglia di plastica, una garza, un elastico e dell'acqua:

L’acqua non fuoriesce: viene trattenuta all’interno dalla tensione superficiale agente tra i fori della garza. Le tende da campeggio, ben tese, anche se di stoffa, sono impermeabili all’acqua. Lo stesso principio permette l'impermeabilità degli ombrelli.

1A- Esperimenti con l'acqua

Cosa succede a una bottiglietta di plastica piena d'acqua se la mettiamo nel congelatore e la lasciamo qualche ora?

La bottiglia appare deformata, gonfia (quella dell'esperimento era anche crepata).
L'acqua diventando ghiaccio aumenta di volume.

Let's toast with tap water

Finalmente il progetto dei ragazzi che l'anno scorso sono andati in California al Summit di Algalita si è concretizzato con l'arrivo delle brocche. Dopo aver eseguito i test con il Kit Acquatest e aver ricevuto il via libera dalla ASL che ha certificato la qualità dell'acqua della nostra scuola (con i dati appesi in mensa), a mensa da lunedì beviamo freschissima acqua di rubinetto:

Il test dell'acqua potabile

Il riassunto dei dati raccolti (clicca per ingrandire):

Si può fare il confronto con i dati Breda del maggio 2011 qui.

Queste le foto degli sperimentatori, in attesa delle relazioni sul test.