L'eau
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L'eau et ses caractéristiques
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L’eau est un corps chimique, elle est composée de molécules formées d’un atome d’oxygène et de deux atomes d’hydrogène : H2O.
L’atome d’oxygène est entouré de deux doublets liants et de deux non liants.
Ainsi elle possède une forme coudée.
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Visualisation de la molécule en vue éclatée sur le logiciel Chemsketch
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L'utilisation
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A la surface de la Terre, l’eau n’est pas présente à l’état pur.
En effet, elle est toujours composée de sels minéraux et d’impuretés.
Lors d’expériences chimiques notamment, les scientifiques utilisent de l’eau distillée, pure à environ 90%.
L’utilisation courante de l’eau dans les expériences fait d’elle un solvant universel.
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Le phénomène d'électronégativité
La molécule d’eau est une molécule polaire.
En effet, chaque atome possède une électronégativité:
Ils attirent, avec plus ou moins de force les électrons lors de la formation de liaisons chimiques avec un autre atome.
Un dipôle électrique résulte du partage dissymétrique des doublets d’électrons, provoquant l’apparition de charges positives (sur les deux atomes d’hydrogène) et de charges négatives (sur l’atome d’oxygène).
Le dipôle est donc constitué de deux charges ponctuelles opposées notées -q et +q.
En tant que dipôle électrique, les molécules d’eau subissent donc des interactions de Van Der Waals.
Les molécules d’eau, possédant un pôle positif et un négatif, sont orientées de manière à ce que l’atome d’oxygène (chargé négativement) soit toujours voisin d’un des deux atomes d’hydrogène d’une autre molécule.
Ces interactions électrostatiques assurent la cohésion de l’eau à l’état liquide.
En plus des liaisons de Van Der Waals, s’ajoutent des forces attractives supplémentaires : ce sont les liaisons hydrogène.
Une liaison hydrogène se forme lorsqu’un atome d’hydrogène, lié à un atome d’oxygène (dans le cas de l’eau) très électronégatif, interagit avec un autre atome d’oxygène également électronégatif et porteur d’un doublet non liant.
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Sa répartition et ses états
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L’eau représente 70 % de la surface du globe et est une ressource principale.
Elle représente un élément essentiel.
L'une des caractéristiques de l’eau, est que son état solide est plus léger que son état liquide, c'est-à-dire que la glace est plus légère que l’eau.
Dans l’eau, les liaisons hydrogènes entre les molécules augmentent la cohésion des états solides et liquides, ce qui explique des températures de changement d’état élevées.
En effet, alors que la température d’ébullition de l’eau est de 100°C, celle du sulfure d’hydrogène est de -61°C.
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Ses états :
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Solide (1) : la glace.
Liquide (2) : la mer, les rivières.
Gazeux (3) : les nuages.
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Comme nous le voyons ci-dessus, chaque état de l’eau possède une organisation des molécules différente:
A l’état solide, les molécules s’assemblent géométriquement, leur structure est stable, grâce aux liaisons d’hydrogènes.
A l’état gazeux, les molécules d’eau se mêlent à celles de l’air, elles sont très espacées les unes des autres et désordonnées.
La concentration des molécules d’eau dans la vapeur varie mais ne dépasse que rarement 10%.
A l’état liquide, les molécules d’eau sont proches les unes des autres, elles sont en contact, et mobiles.
Leur assemblage est cependant fragile: si un objet plongé dans l'eau a un poids trop important par rapport à celui de l'eau, il brise alors l'assemblage des molécules, et coule.
Graphique représentant l’évolution des états de l’eau en fonction des facteurs de température et de pression.
