Le proprietà dell’acqua rigardano non solo la fisica e la chimica, ma anche e soprattutto la biologia e la scienza dell’alimentazione. L’organismo umano è formato per il 65% da acqua (dal 99% del liquido oculare al 2% dello smalto dentale); questa percentuale è una media in quanto ci sono notevoli variazioni da individuo a individuo, dovute soprattutto al fatto che nella massa muscolare il contenuto in acqua arriva al 75%, mentre nella massa grassa è circa la metà.
Contrariamente a quanto si pensa, l’acqua non viene persa solo con le urine o il sudore, ma anche con altri processi. Circa 0,35 l sono eliminati attraverso la cute con la perspiratio insensibilis, l’evaporazione verso l’esterno; in condizioni di iperventilazione (come durante una corsa) si perde acqua (vapor acqueo, circa 80 ml in venti minuti) con l’espirazione; infine circa 0,2 l con le feci. Con le urine si perdono mediamente 1-1,5 l d’acqua al giorno; si deve tener conto che poiché il rene elimina rifiuti organici (come l’urea), esiste una quota obbligata (circa 15 ml/g di soluto) che aumenta all’aumentare delle scorie.
Chi segue diete iperproteiche deve sapere che, a causa dell’eliminazione dell’urea, aumenta il rischio di disidratazione. Le perdite più variabili d’acqua sono quelle associate al processo di sudorazione (da 0,5 a diversi litri al giorno a seconda delle condizioni) e sono anche quelle che più spaventano gli atleti che gareggiano in condizioni climatiche particolarmente calde e/o umide.
L’acqua può essere assunta direttamente o indirettamente tramite cibi che ne contengono una notevole percentuale (come frutta, verdura, latte ecc.). Per questo motivo, salvo casi particolari, è del tutto fuori luogo dare indicazioni su quanto si deve bere.
Le indicazioni (frequenti soprattutto in estate) con cui alcuni nutrizionisti invitano a bere 2-3 litri di acqua al giorno non hanno una grande motivazione scientifica, ma sono dettate piuttosto dalla preoccupazione che categorie di persone a rischio (anziani, malati, bambini ecc.) bevano poco.
Scientificamente un qualunque dato generale che non tenga conto dell’alimentazione del soggetto è del tutto privo di significato: chi assume molta frutta e verdura avrà necessità idriche nettamente inferiori rispetto a chi non si ciba con queste categorie alimentari. Si rischia cioè di dare indicazioni che potrebbero portare il soggetto verso l’ortoressia, aggiungendo un’ulteriore raccomandazione alle tante con cui siamo martellati quotidianamente.
Se è vero che l’acqua è di gran lunga l’alimento più importante, è anche vero che essa è sempre disponibile (a meno che non si sia in un deserto), a differenza di molte sostanze che possono mancare nell’alimentazione per errori di scelta, e il nostro corpo ha meccanismi di controllo tali per cui con l’acqua non fallisce. In altri termini, a un individuo sano viene sete quando il corpo ha bisogno di bere.
La stessa cosa non si può dire per i carboidrati o per i grassi perché l’appetito di un individuo sano non è tarato sul suo effettivo bisogno.
Lo stimolo della sete in un soggetto sano può essere quindi sempre facilmente soddisfatto e (per la definizione stessa di soggetto sano) è sufficiente a guidarci in modo ottimale.
Si deve infatti tener conto che un’assunzione eccessiva di acqua porta a un’iperidratazione e a una soluzione eccessiva degli elettroliti nel corpo, fenomeno che può sfociare, in casi estremi, nell’iponatriemia (livello di concentrazione del sodio nel sangue, è inferiore a 135 mmol/L) e a un comunque non ottimale ambiente fisiologico. Quindi, come risolvere il problema acqua?
La giornata mondiale dell’acqua (in inglese: World Water Day) fu istituita dalle Nazioni Unite nel 1992; cade il 22 marzo di ogni anno
Per chi teme di bere comunque poco avendo uno stimolo della sete non perfettamente efficiente, è conveniente bere normalmente, aggiungendo 300-500 ml di acqua in un’occasione particolare della giornata, per esempio la colazione (tè debolmente zuccherato, succhi di frutta ipocalorici ecc.).
In realtà esiste un buon indicatore del nostro grado di idratazione: il colore dell’urina. A parte farmaci e integratori che possono colorarla, se si evitano i coloranti nei cibi, gli alimenti che possano colorare l’urina sono pochi: more e frutti di bosco, rabarbaro, barbabietole, peperoncino e carote.
In accordo con gli studi di Armstrong (1998) il colore delle urine è uno dei metodi migliori per valutare l’idratazione del soggetto. Pertanto, la dieta italiana consiglia (regola 16):
(16) Per il corretto equilibrio idrico è sufficiente bere quando si ha sete, verificando che il colore delle proprie urine resti chiaro.
Quale acqua? – Attualmente gli acquedotti delle città italiane sono molto sicuri e i limiti europei su nitriti, nitrati, percloretilene ecc. sono di norma molto ben rispettati. Anche dal punto di vista batteriologico i controlli sull’acqua potabile offrono molte garanzie. Pertanto l’acqua del rubinetto può essere usata tranquillamente per cucinare o per bere.
Per quanto riguarda l’acqua minerale, si rimanda all’articolo corrispondente.
Le caratteristiche dell’acqua
- Formula chimica: H2O
- Massa molecolare (u): 18,0153
- Densità (g/cm3): 0,99984 (0 °C), 0,99705 (25 °C)
- Indice di rifrazione: 1,3330
- Temperatura di fusione (passaggio dallo stato solido a quello liquido): 0,00 °C (273,15 K)
- Temperatura di ebollizione (passaggio dallo stato liquido a quello gassoso):100,00 °C (373,15 K)
- Sistema cristallino: esagonale (cristalli di ghiaccio).
Le proprietà dell’acqua
Di seguito una breve spiegazione delle principali proprietà dell’acqua.
Aumento di volume nel congelamento – Molte sostanze quando congelano (ovvero quando passano dallo stato liquido a quello solido; si parla infatti anche di solidificazione) riducono il proprio volume; non è il caso dell’acqua che, congelando, avrà invece un volume maggiore (ha quindi un comportamento anomalo rispetto a quello di diverse altre sostanze); la causa di questo aumento è da ricercarsi nel fatto che quando l’acqua congela, gli spazi fra le varie molecole aumentano di poco meno del 9% rispetto a quelli osservabili nello stato liquido. Un litro di acqua liquida ha un volume di 1.000 cm3; se lo congeliamo, otterremo un blocco di ghiaccio il cui volume sarà di circa 1.087 cm3. È questo il motivo per cui, in caso di congelamento, è possibile che le tubature dell’acqua vadano incontro a rotture; lo stesso potrebbe accadere nel caso di una bottiglia d’acqua dimenticata nel congelatore.
Calore specifico – Si definisce calore specifico di una sostanza la quantità di calore che occorre per alzare di 1 °C la temperatura di un’unità di massa della sostanza presa in esame; nel Sistema Internazionale si misura in J per kg per kelvin. Più il calore specifico è basso e più la sostanza conduce il calore; l’acqua ha un calore specifico piuttosto elevato ovvero 4.186 J/kg per K, che corrisponde a 4,186 J/g per °C e a 1 cal/g per °C. Il ferro ha un calore specifico che è circa un decimo di quello dell’acqua, quindi conduce meglio il calore rispetto a quest’ultima.
Capillarità – Per spiegare questa proprietà dell’acqua può essere utile ricorrere a un esempio; supponiamo di immergere verticalmente in una vaschetta con dell’acqua un tubo aperto e vuoto che ha un diametro di 20 cm; il livello dell’acqua, dentro e fuori il tubo, è identico poiché, sia all’esterno che all’interno, l’acqua è premuta verso il basso dalla pressione atmosferica; le cose cambiano però se immergiamo nella stessa vaschetta un tubo capillare (ovvero un tubo che ha un diametro sottile, inferiore al mm); in questo caso potremo osservare che l’acqua risalirà lungo il tubo capillare arrivando a un livello che è più altro rispetto a quello dell’acqua che si trova all’esterno del tubo (con altre sostanze, per esempio il mercurio, accade il contrario). L’esperimento sopracitato ci serve per definire la capillarità come quel fenomeno relativo alla superficie libera dei liquidi nei tubi capillari, nei quali l’azione della forza di coesione del liquido e di quella di adesione alle pareti del tubo capillare gli permettono di risalire al di sopra (o al di sotto) del livello che normalmente raggiungerebbero per la semplice azione della pressione atmosferica. È la capillarità quel fenomeno che permette, per esempio, che l’acqua raggiunga i rami di una pianta.
Isolamento elettrico – Gli isolanti elettrici sono sostanze incapaci di condurre la corrente elettrica. L’acqua pura (ovvero l’acqua distillata) è un ottimo isolante elettrico ovvero è un cattivo conduttore di elettricità. Lo stesso non può dirsi nel caso in cui nell’acqua siano presenti sostanze disciolte come, per esempio, sali minerali o altre sostanze chimiche (il caso classico è quello dell’acqua dell’acquedotto comunale); ovviamente, maggiore è il contenuto di sostanze disciolte nell’acqua, maggiore è la sua conduttività elettrica.
Potere solvente – Il potere solvente di una sostanza è definito come la sua capacità di scioglierne un’altra fino a formare una soluzione. L’acqua è una sostanza che possiede un notevole potere solvente perché è in grado rompere i legami che tengono unite le molecole di numerose sostanze; esempi pratici di tutti giorni sono la facilità con cui è possibile sciogliere in acqua sostanze come lo zucchero e il sale, sostanze usate pressoché quotidianamente in cucina.
Tensione superficiale – Semplificando molto, la tensione superficiale dell’acqua può essere definita come la forza di coesione delle sue molecole superficiali, forza che è dovuta alla tendenza che le sue molecole hanno a restare legate fra loro; questa tensione spiega perché, oggetti non troppo pesanti, possono essere trattenuti in superficie; è un fenomeno che può essere facilmente osservato nell’acqua dei laghetti o degli stagni dove si vedono spesso degli insetti che camminano sulla superficie dell’acqua. Chi potesse osservare la scena a distanza ravvicinatissima, si renderebbe conto che, nel punto dove appoggiano le zampe degli insetti, la superficie dell’acqua è leggermente incurvata; è sempre la forte tensione superficiale che fa sì che un bicchiere possa essere riempito d’acqua arrivando a superare il bordo – anche se di pochissimo – senza traboccare.
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