Perché le spugne assorbono l'acqua?

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Conosciamo tutti l’espressione “bere come una spugna”: del resto, la capacità delle spugne di assorbire notevoli quantità di liquidi non poteva che essere proverbiale, al punto da dare origine a questo simpatico modo di dire (sperando che non sia il vostro caso). Che le spugne abbiano questa incredibile abilità, lo diamo per scontato, ma vi siete mai chiesti il perché?

Partiamo dalle nozioni più ovvie. Non è difficile intuire che il materiale di cui sono composte le spugne, che siano naturali o artificiali (in cellulosa o in polimeri plastici), occupa in genere meno di un terzo del volume totale, mentre il resto è composto da celle vuote di diversa grandezza a seconda della tipologia di prodotto; questa caratteristica è definita porosità, e la si trova in numerosi altri esempi in natura, come per esempio in alcuni tipi di rocce o nel legno degli alberi. Ciò che cercheremo di capire insieme in questo articolo è quali sono le leggi fisiche che permettono all’acqua di restare intrappolata all’interno di queste celle, invece di scivolare via, dato che queste sono tutte in comunicazione tra di loro.

Una proprietà incredibile dell’acqua

L’assorbenza di una spugna è resa possibile da una straordinaria proprietà fisica che caratterizza l’acqua: la tensione superficiale. Le molecole di acqua sono formate da due atomi di idrogeno e da una di ossigeno. Per semplificare il concetto l’atomo di ossigeno ha la capacità di attirare verso di sé gli elettroni presenti sui due atomi di idrogeno, ed avendo questi carica negativa, rendono la molecola di acqua una specie di “magnete”, in cui il polo negativo è l’ossigeno, mentre il polo positivo è formato dai due atomi di idrogeno.

Ogni molecola di acqua attirerà in genere altre due molecole per ognuno di questi poli, creando dei legami detti “ponti idrogeno”; nonostante siano deboli rispetto ai legami chimici veri e propri (quelli che tengono insieme gli atomi nelle molecole), sono abbastanza forti da tenere quasi “incollate tra loro” le molecole di acqua, evitando che questa si vaporizzi nell’atmosfera. Questo principio fisico è responsabile anche del fatto che, quando ci facciamo una doccia, l’acqua non scivoli via dal nostro corpo ma resti attaccata alla nostra pelle, finché non la rimuoviamo meccanicamente con un asciugamano o termicamente con un phon.

La tensione superficiale è così forte che, in condizioni di microgravità, risulta ancora più evidente. Guardate questo video che ritrae l’astronauta canadese Chris Hadfield, mentre dimostra cosa succede quando si strizza un panno imbevuto d’acqua a bordo della Stazione Spaziale Internazionale. L’acqua rimane sempre organizzata attorno al tessuto e alle mani dello scienziato. Affascinante, vero?

 

Cosa succede quando passiamo una spugna su una superficie bagnata?

Grazie alla tensione superficiale, l’acqua si organizza in gocce di dimensioni diverse, invece di distribuirsi uniformemente su un piano. Provate voi stessi a versare una minima quantità di acqua su un tavolo, e vi accorgerete che si organizzerà in un bordo molto ben definito. Se il materiale su cui avete versato l’acqua non è idrofobico (cioè non respinge l’acqua causandone lo scivolamento), questa vi rimarrà attaccata fino a completa evaporazione, o finché non ci passiamo sopra un materiale che la attiri più della superficie stessa.

Grazie alla sua elevata porosità, una spugna offre una possibilità immensa all’acqua di restare organizzata in piccole gocce, dato che al suo interno troverà numerose piccole celle dove l’effetto della tensione superficiale viene massimizzato. Per questo motivo la spugna “ruba” l’acqua alla superficie e la ingloba dentro di sé, arrivando ad assorbire anche fino a cinque volte il suo peso a secco. L’acqua qui contenuta potrà quindi essere rimossa meccanicamente: basterà strizzare la spugna per non lasciare più disponibili gli spazi, e in questo modo l’acqua fuoriuscirà cadendo via.

Perché una spugna bagnata assorbe più di una completamente asciutta?

Può sembrare controintuitivo, ma è vero che una spugna umida sarà in grado di assorbire più liquidi di una completamente secca. Questo perché l’acqua presente al suo interno agirà in sintonia con la spugna, attraendo altri liquidi, sempre grazie alla tensione superficiale. Per ottenere la massima efficacia, se ci riflettete, la prima cosa che si fa è passare la spugna sotto l’acqua corrente, imbeverla e strizzarla un paio di volte, ed ecco che sarà pronta per essere utilizzata.

 

 

Speriamo che questa spiegazione di carattere scientifico vi sia piaciuta, e che la curiosità vi spinga ad osservare l’ambiente che vi circonda per scoprire altri esempi in cui questa straordinaria proprietà dell’acqua si manifesta. Del resto, le migliori scoperte scientifiche sono fatte grazie alla curiosità.

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