Stabilirea alimentelor în funcție de valoarea activității apei

Apa(H2O)

Stare naturală. Apa este una din cele mai răspândite substanţe în natură, găsindu-se în toate cele trei stări de agregare: solidă (gheaţă, zăpadă, grindină, chiciură), lichidă (apă de ploaie, ape subterane, oceane, mări, fluvii, râuri, lacuri, bălţi etc.) şi gazoasă (vaporii de apă din atmosferă şi emanaţiile vulcanice).

În natură nu există apă pură. Apele naturale conţin dizolvate cantităţi variate de diferite substanţe.

APA, H2O, masa mol. 18,02, lichid incolor, de culoare albastră-verzuie în straturi groase. Are structură unghiulară (A 104,5°), care în realitate este pseudo-tetraedrică, rezultată prin hibridizare sp3, molecula de apa dispunând de doi orbitali hibrizi ocupaţi cu câte o pereche de electroni neparticipanţi.

Compoziţia a fost stabilită în perioada 1871—1905 prin experienţele lui Macquer, Cavendish, Lavoisier, Laplace şi alţii.

Hidrogenul şi oxigenul având mai mulţi izotopi, apa obişnuită conţine în proporţie mică şi combinaţiile reciproce ale aces¬tora : H216O ; H217O ; H218O ; HD16O ; HD17O ; HD18O; D216O ; D217O ; D218O şi T2O. Prezintă un pronunţat moment electric de dipol µ 1,84, fiind un bun solvent, capabil să funcţioneze ca donor de electroni. Dacă în stare de vapori apa este formată din molecule neasociate, în stare lichidă şi în gheaţă, ele sunt asociate prin legătura de hidrogen. Gheaţa cristalină are o structură afinată, cu simetrie hexagonală, analogă cu a β-tridimitului, în care orice moleculă de apa este coordinată de alte patru molecule de apa, respectiv fiecare atom de oxigen este înconjurat tetraedric de alţi patru atomi de oxigen întocmai ca atomii de carbon în diamant.

Totodată, fiecare atom de oxigen al unei molecule de apă este legat covalent de doi atomi de hidrogen ai moleculei proprii şi de alţi atomi de hidrogen proveniţi din două molecule diferite, prin legături de hidrogen. Apa prezintă o serie de proprietăţi anormale dato¬rită asocierii moleculelor prin legături de hidrogen. Astfel, densitatea apei în loc să scadă continuu cu temperatura, aşa cum se întâmplă la celelalte lichide, are valoarea maximă la 4°C şi anume egală cu unu. La 0° C, apa se solidifică mărindu-şi volumul (d.0,9168) cu 9% fiind mai uşoară decât apa lichidă, pe care pluteşte. Valoarea mică a densităţii gheţii este atri¬buită structurii afinate a reţelei cristaline. Drept consecinţă, sub 4°C, apa răcită îngheaţă, se ridică la suprafaţă sub forma unui strat protector faţă de temperatura exterioară, făcând posibilă viaţa acvatică. Apa trece în stare de vapori la 100°C mărindu-şi volumul de ~1700 ori. Intervalul de temperatură anormal de mare în care apa se află în fază lichidă (0°C — 100°C) este atribuit, de asemenea, asocierii moleculelor de apa, res¬pectiv legăturilor de hidrogen. Cele două puncte extreme ale apei, de solidificare, respectiv de fierbere la presiune nor¬mală, constituie temperaturile 0°C şi 100°C în scara termometrică în grade Celsius. Căldura specifică mare a apa (4,18 J-g-1) are un rol regulator asupra temperaturii apa, deoarece tem¬peratura lacurilor şi mărilor se schimbă mai lent decât a solu¬lui. Căldura latentă de vaporizare este anormal de mare : 40,7 kj/mol. Apa se dovedeşte un lichid puţin compresibil, prezentând un minim la presiuni joase. În stare pură, ca ur¬mare a unei ionizări proprii extrem de reduse, apa are o conductibilitate electrică mică :

H2O H+ + OH- ; K=1,04 ×10-11 la 25°C

Apa este cea mai raspândită substanţă compusă şi reprezintă trei sferturi din suprafaţa globului terestru. Ca şi aerul, ea constituie factorul principal al menţinerii vieţii pe pământ.

Apa este o resursă naturală esenţială cu rol multiplu în viaţa economică.

În natură apa urmează un circuit. Se poate vorbi despre apă de ploaie, apa râurilor şi izvoarelor, apa de mare, etc.

Apa pură se obţine din apa naturală prin distilare repetată în condiţii în care să nu poată dizolva gaze din aer sau substanţe solide din recipientele în care este conservată.

a) Propietăţile fizice ale apei.

Stare de agregare Culoare Miros Gust Pt Pf Densitatea la 40C Conductibilitatea electrică

Lichid Incolor(în straturi groase este albastru) Inodor Insipid 00C 1000C 1g/cm3 izolator

Cele două temperaturi extreme ale apei, de solidificare respectiv de fierbere la presiune normală, constituie 00C şi 1000C în scara Celsius.

Apa prezintă o serie de propietăţi de celelalte hidruri ale nemetalelor vecine în sistemul periodic. Aceste propietăţi se numesc “anomaliile apei”.

Apa este lichidă într-un interval mare de temperatură (00C şi 1000C). Această anomalie este atribuită asocierii moleculelor de apă prin legături de hidrogen.

Legăturile de hidrogen se realizează între moleculele care conţin hidrogen legat covalent de un element puternic electro negativ care are volum mic şi electroni neparticipanţi.

Legătura de hidrogen este electrostatică, mai mult slabă decât legătura covalentă şi nu implică punerea în comun de electroni.

La îngheţare se formează o a doua legătură de hidrogen la atomul de oxigen, motiv pentru care gheaţa are o structură afânată care determină creşterea volumului şi scăderea densităţii.

Prin îngheţare apa îşi măreşte volumul cu 9%. Aşa se explica de ce se sparg conductele, cazanele, sticlele când îngheaţă apa în ele şi de ce se crapă pietrele de ger. Majoritatea lichidelor îşi măresc volumul de solidificare. Se ştie că la +40C apa are max= 1 g/cm3 ceea ce se datorează faptului că apa este formată din (H2O)2; aceasta presupune existenţa a doua legături de hidrogen.

Apa în stare de vapori este formată din molecule libere (n= 1).