IL LEGAME IDROGENO

Legame idrogeno è una forza di attrazione debolissima che si determina fra particelle di diversa carica, analogo all’attrazione che si verifica fra due magneti di segno opposto ma di limitatissima entità. Nel caso dell’acqua si verifica fra le diverse molecole d’acqua, in cui l’atomo elettropositivo di idrogeno di una attira l’atomo elettronegativo di ossigeno di un altra.

Il legame idrogeno mantiene quindi vicine le molecole conferendo all’acqua la capacità di sorreggere sulla sua superficie piccoli insetti, senza farli sprofondare. Analogamente il legame idrogeno interviene e contribuisce negli effetti di capillarità e nel conferire alle gocce d’acqua una forma tondeggiante.

Il filmato illustra una serie di esperimenti rivolti ai più piccoli che richiamano vari principi fisici.

  • Immergendo in acqua l’estremità più stretta di una pipetta si osserva la risalita dell’acqua al suo interno per effetto della capillarità.
  • Si osserva la forma tondeggiante delle gocce d’acqua e la capacità di queste di rimanere attaccate ad un supporto anche se capovolto.
  • L’esperimento classico del bicchiere che, coperto con un cartoncino impermeabile e capovolto, mantiene all’interno il suo contenuto. L’esperimento è semplice da realizzare ma non altrettanto da spiegare. Il primo fattore è la pressione atmosferica che vale circa 1 kg/cm² e corrisponde ad una colonna d’acqua di circa 10 m. Nel bicchiere appoggiato sul tavolo si versa un po’ d’acqua e la pressione atmosferica è uguale sia fuori che dentro il bicchiere. Lo si copre quindi col cartoncino ed ancora la pressione esterna ed interna sono uguali. Si solleva quindi il bicchiere tenendo premuto il cartoncino sul bicchiere e si ribalta il tutto, ed ancora la pressione interna ed esterna sono uguali. Si toglie quindi la mano dal cartoncino e si sostiene soltanto il bicchiere. Acqua e cartoncino per gravità tendono a lasciare il bicchiere spostandosi verso il basso e il cartoncino si stacca di una frazione di millimetro dal bicchiere. All’interno del bicchiere si crea una depressione poiché a causa dell’abbassamento a parità di contenuto aria-acqua il volume interno a disposizione risulta maggiore. La pressione esterna che agisce dal basso verso l’alto sul cartoncino è quindi in grado di sorreggere il cartoncino oltre ad alcuni cm d’acqua contenuti nel bicchiere e di contrastare la pressione interna residua. Il legame idrogeno tenendo unite le molecole d’acqua impedisce all’aria di entrare nel bicchiere lungo la circonferenza di contatto fra bicchiere e cartoncino. La tensione di vapore può considerarsi trascurabile nel breve periodo dell’esperimento.
  • Il sasso spezzato è un fenomeno analogo al bicchiere capovolto, le cui parti restano unite nell’aria se bagnate. Si separano invece se immerse in acqua, dove la pressione interna-esterna diventa uguale e la gravità è libera di agire.