la molécule d'eau..

Une molécule d’eau est composée de deux atomes d’hydrogène (de symbole chimique H) et d’un atome d’oxygène (de symbole chimique O). Sa formule chimique est H2O.

À QUOI RESSEMBLE UNE MOLÉCULE D’EAU ?

Sous sa forme la plus proche de la réalité (modèle compact), la molécule d’eau ressemble à une tête de Mickey, où l’atome d’oxygène représenterait la tête et les atomes d’hydrogène représenteraient les oreilles.

La taille d’une molécule d’eau est de l’ordre de 0,000 000 4 mm (soit 4 millionièmes de millimètre). C’est tellement petit qu’il y a plusieurs milliards de molécules d’eau dans une seule goutte d’eau.

COMMENT SE FORME UNE MOLÉCULE D’EAU ?

Lorsqu’ils sont seuls (isolés), les atomes d’oxygène et d’hydrogène ne sont pas dans leur état le plus stable ; pour être vraiment stables, ils cherchent à s’assembler, c’est-à-dire à former une molécule.

Pour cela, ils se rapprochent suffisamment et chaque atome d’hydrogène met en commun deux électrons avec l’atome d’oxygène ; chaque paire d’électrons mise en commun constitue une liaison chimique forte, appelée liaison de covalence.

La molécule d’eau ainsi formée est très stable, c’est-à-dire que ses atomes d’oxygène et d’hydrogène ne peuvent être séparés que si on les y force, en les chauffant par exemple.

D’OÙ VIENNENT LES PROPRIÉTÉS ÉLECTRIQUES DE L’EAU ?

Comme toute molécule, la molécule d’eau est électriquement neutre.

Toutefois, l’atome d’oxygène de la molécule d’eau est très électronégatif, c’est-à-dire qu’il tend à attirer vers lui les électrons : il se forme ainsi un pôle électrique négatif autour de l’atome d’oxygène.

Parallèlement, les atomes d’hydrogène sont fortement électropositifs, c’est-à-dire qu’ils donnent facilement leurs électrons : il se forme alors un pôle électrique positif autour de chaque atome d’hydrogène.

Au final, une molécule d’eau ressemble à un petit aimant avec un pôle négatif (l’atome d’oxygène) et un pôle positif (les atomes d’hydrogène, qui sont orientés dans la même direction) : on dit que la molécule d’eau est une molécule dipolaire.

Cette structure dipolaire permet d’expliquer pourquoi l’eau conduit le courant électrique.

POURQUOI LES MOLÉCULES D’EAU SONT-ELLES ATTIRÉES LES UNES VERS LES AUTRES ?

La polarisation de la molécule d’eau (un pôle négatif et un pôle positif) fait qu’elle se comporte comme un petit aimant. Ainsi, en présence d’autres molécules d’eau, chaque atome d’hydrogène (pôle positif) va chercher à se rapprocher d’un atome d’oxygène (pôle négatif) et vice versa : ces liaisons entre les molécules d’eau sont appelées liaisons hydrogène.

Les liaisons hydrogène sont largement plus faibles que les liaisons covalentes qui lient les atomes d’une molécule ; ainsi, à température ambiante (20 °C), les molécules d’eau se lient et se délient entre elles en permanence.

Ce sont ces liaisons hydrogène qui sont à l’origine des propriétés exceptionnelles de l’eau, comme le fait que l’eau soit le seul corps qui existe naturellement sous ses trois états : solide (glace, neige), liquide (océans, rivières) et gaz (vapeur d’eau de l’atmosphère).

QUE SE PASSE-T-IL AU NIVEAU DES MOLÉCULES LORS DES CHANGEMENTS D’ÉTAT DE L’EAU ?

Les molécules d’eau, comme toutes les particules de matière, ne sont jamais immobiles mais en agitation perpétuelle. Les molécules bougent de plus en plus quand la température augmente : on appelle ce phénomène l’agitation thermique. Trois états de l’eau sont alors possibles, de la plus faible à la plus grande agitation des molécules : la glace (état solide), l’eau (état liquide) et la vapeur d’eau (état gazeux).

Les propriétés physiques et chimiques d’une molécule d’eau dépendent de l’état de l’eau. Pour la glace, les liaisons hydrogène entre chaque molécule sont rigides, ce qui provoque une augmentation du volume de 10 % ; par exemple, si on laisse suffisamment longtemps une bouteille remplie d’eau au congélateur, elle se casse car l’eau transformée en glace (solidification) occupe plus de place (plus de volume) que l’eau liquide.

La fusion (passage de l’état solide à l’état liquide) de la glace entraîne au contraire un tassement des molécules d’eau ; elles « roulent » les unes sur les autres car les liaisons hydrogène n’arrêtent pas de se faire et de se défaire : c’est l’eau liquide.

Lorsque l’eau bout (passage de l’état liquide à l’état gazeux) — à 100 °C sous une pression normale —, les molécules subissent une forte agitation thermique et s’étendent sur tout le volume disponible ; les molécules d’eau sont alors trop éloignées les unes des autres pour former des liaisons hydrogène.




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