Acqua

L'acqua ha sul nostro pianeta un ciclo costante, che ha inizio con l'evaporazione dai suoli e dalla vegetazione, dalla superficie degli oceani, dei laghi e in generale di tutti i corpi idrici presenti sulla terraferma. L'umidità atmosferica prodotta dall'evaporazione condensa in nubi, che successivamente restituiscono l'acqua alla superficie terrestre sotto forma di precipitazioni: pioggia, neve e grandine. Le precipitazioni ripristinano continuamente l'umidità del suolo e rialimentano le falde acquifere sotterranee, ma soprattutto, attraverso il deflusso superficiale di ruscelli, torrenti e fiumi, restituiscono l'acqua al mare, chiudendo così il ciclo. La disciplina che studia la distribuzione dell'acqua sulla superficie terrestre in tutte le fasi del ciclo è l’idrologia.

Poiché l'acqua ha un elevato potere solvente, raramente può essere trovata in natura allo stato puro. La pioggia e la neve, ad esempio, assorbono dall'atmosfera anidride carbonica e altri gas, nonché tracce di sostanze organiche e inorganiche.

L'acqua discioglie le sostanze minerali presenti nelle rocce e nel suolo, arricchendosi di composti chimici quali solfati, cloruri e carbonati di sodio, potassio, calcio e magnesio. L'acqua di superficie spesso contiene sostanze inquinanti di origine industriale, agricola e domestica. Nei pozzi poco profondi sono presenti quantità variabili di composti azotati e clorurati di derivazione umana e animale; mentre i pozzi più profondi sono ricchi principalmente di sali minerali. Nell'acqua potabile sono normalmente presenti quantità rilevanti di fluoruri.

Nell'acqua marina, oltre al cloruro di sodio, sono contenuti numerosi altri sali, che derivano dalla continua azione di dilavamento che le acque dei fiumi operano sugli strati superficiali del terreno. L'apporto d'acqua dolce, nei mari e negli oceani, viene equilibrato dal processo di evaporazione che mantiene pressoché costante la concentrazione dei sali.

Il primo chimico che ottenne la sintesi dell’acqua fu Henry Cavendish, che provocò l'esplosione di una miscela di idrogeno e aria. Il significato e l'importanza dell'esperimento, tuttavia, vennero compresi del tutto solo successivamente, grazie alle ricerche del chimico francese Antoine-Laurent Lavoisier, il quale suggerì che l'acqua fosse un composto contenente idrogeno e ossigeno. Nel 1804 il chimico francese Joseph-Louis Gay-Lussac e il naturalista tedesco Alexander von Humboldt dimostrarono che essa è costituita da idrogeno e ossigeno nella proporzione di due volumi a uno, stabilendo quindi la formula H₂O e con essa la vera natura del composto.

La maggior parte dell'idrogeno contenuto nell'acqua che si trova in natura ha peso atomico 1; tuttavia nel 1932 il chimico statunitense Harold Clayton Urey scoprì che nell'acqua è presente, nella concentrazione di una parte su 6000, ossido di deuterio, un composto di formula D₂O, comunemente detto acqua pesante. Tracce di trizio, l'isotopo dell'idrogeno di peso atomico 3, furono rilevate nel 1951 dal chimico statunitense Aristid Grosse.