Di Allison Horky
Aggiornato il 24 marzo 2022
L'acqua è una molecola polare composta da un atomo di ossigeno e due atomi di idrogeno. La distribuzione non uniforme degli elettroni conferisce all'estremità dell'ossigeno una leggera carica negativa e all'estremità dell'idrogeno una leggera carica positiva. Questa polarità consente all'acqua di formare estesi legami idrogeno e la rende un eccellente solvente per le specie ioniche e polari, come il cloruro di sodio, dove gli ioni positivi sono attratti dall'ossigeno e gli ioni negativi dall'idrogeno.
Le molecole non polari non hanno una distribuzione di carica irregolare; i loro elettroni sono condivisi equamente tra i legami covalenti. Di conseguenza, non interagiscono favorevolmente con le cariche parziali presenti nell'acqua. Questa natura "timorata dell'acqua", o idrofobicità, fa sì che le molecole non polari si raggruppino insieme anziché disperdersi.
Poiché i legami idrogeno dell’acqua creano una rete che favorisce le interazioni polari, le molecole non polari vengono effettivamente escluse. Quando dispersi in acqua, si aggregano, formando una membrana stretta, spesso sferica, che protegge la loro parte interna idrofobica dal contatto con l'acqua. Questo principio è alla base delle strutture biologiche come le membrane cellulari, dove le code idrofobiche dei fosfolipidi sono rivolte verso l'interno mentre le teste idrofile si interfacciano con l'ambiente acquoso.
Una dimostrazione comune in cucina illustra questo fenomeno. Quando l'olio vegetale, mescolato con una spruzzata di colorante alimentare, viene versato sull'acqua in una tazza trasparente, l'olio forma goccioline distinte sulla superficie. Le goccioline non si disperdono perché le catene di idrocarburi non polari respingono le molecole di acqua polare. Nel corso del tempo, il colorante alimentare si diffonde lentamente nell'acqua, dimostrando che le molecole polari possono attraversare l'interfaccia, mentre il nucleo non polare rimane isolato.
Queste osservazioni confermano che la polarità dell'acqua, i legami idrogeno e la stabilità intrinseca dei legami covalenti non polari determinano collettivamente il modo in cui le sostanze non polari si comportano in ambienti acquosi.
