H2O, une molécule étrange

Résumé du document

L'eau est un liquide étrange aux propriétés anormales. Ce liquide admet de nombreuses exceptions par rapport à des éléments analogues tels les molécules H2S, H2Sc, H2Te à savoir que S, Sc, et Te sont des éléments de la même famille que l'oxygène. Il s'agit également d'un liquide très cohésif car ses températures de cristallisation et d'ébullition sont très élevées pour un liquide qui n'est ni ionique, ni métallique et dont la masse molaire est faible. Cela est du au fait que l'eau appartienne à une petite famille de liquide que l'on appelle liquide associés dont les molécules sont liées entre elles par des liaisons hydrogènes. Cependant même au sein de cette famille l'eau est encore une exception, car sa cohésion est remarquable ce qui implique des températures d'ébullition et de fusion élevées, par exemple.

Extraits

[...] En effet les liaisons hydrogènes imposent des distances plus grandes entre les molécules d'eau. Lors de la congélation, ce phénomène se trouve très amplifié : la densité chute brusquement : les molécules s'organisent dans un réseau cristallin où elles ne sont plus liées que par liaisons hydrogène. Cela forme un réseau peu dense car il est formé de nombreuses cavités à cause des distances imposées entre chaque liaison. Cette augmentation de volume, qui fait flotter la glace sur l'eau, a des conséquences environnementales considérables : si la glace était plus dense que l'eau liquide, toute la glace formée dans les régions arctiques coulerait au fond des océans au lieu de former une banquise qui les isole thermiquement des températures extérieures, et la production de glace continuerait jusqu'à congélation complète de ces océans. [...]

[...] H2O, UNE MOLECULE ETRANGE L'eau est un liquide étrange aux propriétés anormales. Ce liquide admet de nombreuses exceptions par rapport à des éléments analogues tels les molécules H2S, H2Sc, H2Te à savoir que Sc, et Te sont des éléments de la même famille que l'oxygène. Il s'agit également d'un liquide très cohésif car ses températures de cristallisation et d'ébullition sont très élevées pour un liquide qui n'est ni ionique, ni métallique et dont la masse molaire est faible. Cela est du au fait que l'eau appartienne à une petite famille de liquide que l'on appelle liquide associés dont les molécules sont liées entre elles par des liaisons hydrogènes. [...]

[...] Cependant l'eau ayant un caractère très cohésif, comment ce fait-il qu'elle ne soit pas solide? La forme liquide est caractérisée par le désordre des molécules. Dans la forme cristalline, les liaisons sont toutes figées et aucun mouvement n'est possible. Il faut voir comment le désordre est possible avec des liaisons si fortes et à directions bien définies Dans la forme liquide, les liaisons ne sont pas figées, chaque molécule peut tourner par rapport à une autre autour de la liaison hydrogène, le désordre apparaît après deux liaisons consécutives par rotation des molécules par rapport aux autres. [...]

[...] Les propriétés électroniques et géométriques de la molécule d'eau ont une conséquence importante: dans la liaison covalente l'oxygène, qui est plus électronégatif que l'hydrogène, attire davantage les électrons et il se crée ainsi une dissymétrie dans la distribution des charges. Enfin la molécule d'eau est polaire, son moment dipolaire est représenté par son axe de symétrie et a pour norme 1,85 Debye ( 6.1 10-30 coulomb.m). - Liaison hydrogène de l'eau Une conséquence capitale de la polarité de la molécule d'eau est l'attraction qu'elle exerce sur les molécules d'eau avoisinantes: l'atome d'hydrogène possédant une charge positive subit l'attraction de l'atome d'oxygène chargé négativement d'une autre molécule. Il s'établit une liaison essentiellement électrostatique : la LIAISON HYDROGENE. [...]

[...] On peut comparer la molécule d'eau à des molécules comparables c'est à dire à des molécules obtenues en remplaçant l'atome d'oxygène par un autre atome de la famille des chalcogènes, ainsi on obtient les molécules H2S (sulfure d'hydrogène), H2Sc (sélénium), H2Te (tellure). La série H2S, H2Sc, H2Te donne des températures d'ébullition qui croissent régulièrement, en extrapolant cette série vers l'eau, on devrait obtenir une température d'ébullition de environ -80 hors on sait bien que l'eau boue à environ 100°C. Pourquoi l'eau est-elle un liquide et pas un gaz? [...]