Newsgroup: it.scienza.fisica
Titolo: Camp: una domanda sulla dilatazione dell'acqua

Qualcuno è in grado di spiegarmi dal punto di vista molecolare o atomico lo
"strano" comportamento della dilatazione dell'acqua nel passaggio tra la
fase liquida e quella solida? Esistono poi altri liquidi con questo
comportamento? Grazie!!

L'acqua a differenza di altre sostanze quali ad esempio il ferro ha una
molecola a tutti arcinota la cui struttura e' la seguente:
 
                        O
                       / \
                      H   H
Il fatto e' che la molecola e' polarizzata elettricamente cioe':
                        O-
                       / \
                      H+  H+
Cioe' vi e' uno sbilamciamento di cariche negative (elettroni)
sull'ossigeno. Questo implica che generalmente gli atomi di idrogeno di
una molecola saranno attratti dall'atomo di ossigeno di un'altra. Quando
la temperatura e' sufficentemente alta (cioe' quando l'energia media
elettrostatica tra le molecole e' piccola rispetto alla loro energia
cinetica) l'acqua e' liquida e la repulsione o attrazione tra le molecole
gioca un ruolo secondario nella distanza tra le molecole. Lo stato
dell'acqua in questo caso si puo' immaginare come una confusa massa di
molecole in movimento che tendono ad ordinarsi casualmente.
Quando la temperatura dell'acqua si abbassa allora si ha il congelamento.
La polarizzazione della molecola gioca ora un ruolo determinante poiche' a
causa di tale caratteristica le molecole si dispongono ordinatamente:
           H       H        H
           |       |        |
           O       O        O
            \    // \     // \
             H   H  H    H    H
              \\/    \\ /
                O      O
                |      |
                H      H
 
Le doppie linee rappresentano il legame tra gli atomi di idrogeno e quelli
di ossigeno di molecole diverse, le linee singole i legami tra ossigeno e
idrogeno della stressa molecola.
Il legame tra ossigeno ed idrogeno di molecole diverse e' detto legame a
idrogeno.
L'ordinamento a cui e' soggetto il sistema implica un aumento di volume
in quanto aumentano glli spazi intermolecolari.
Questo non si ha in altre sostanze perche' tale legame e' tipico
dell'idrogeno.
Un altra sostanza che presenta legami ad idrogeno e' l'acido fluoridrico
se non sbaglio. Esso dunque dovrebbe presentare lo stesso ccomportamento
dell'acqua.
 
 the Volk


 Diversi semiconduttori fanno lo stesso. Per esampio il silicio: quando
e'
solido ha la struttura cristallina del diamante, ovvero se immagini un
atomo
al centro di un tetraedro trovi altri quattro atomi ai suoi vertici.
Questa
struttura, piuttosto aperta e poco densa, e' stabilizzata dalla presenza
di
quattro legami covalenti fortemente direzionali su ogni atomo. Quando
questa
"gabbia" di legami si rompe - e deve rompersi, quando il cristallo fonde
-
gli atomi sono piu' liberi di avvicinarsi, per cui la densita' durante
la
fusione aumenta (ed il silicio inoltre diventa un metallo, anche se
cattivo).
-- 
To reply, replace "smartassi@triste" with "smargiassi@trieste"
in my e-mail address
Enrico Smargiassi
http://www-dft.ts.infn.it:6163/~esmargia

 the Volk
ok di tutto ma ci sarebbe un problema: a 4 C la densita' dell'acqua e' min,a
0.1 C congela.La bottiglia
del latte chiusa che mi lasciavano fuori della porta si rompeva con il latte
a 0.1 C   solo in parte gelato
,appena si era formato il tappo superiore?Il fatto che la bottiglia fosse
chiusa era irrilevante?O non e'cosi'?
Poi ci sarebbe il caso in cui ho una conduttura gelata,ancora sana e mi
sembra di non
danneggiarla scaldandola.Quando lascio scorrere un po' d'acqua non gela
perche' fornendo nuova
 acqua e' come se scaldassi l'uscita ?Saluti,Gianmaria.