L'eau est la molécule la plus abondante à la surface de la Terre et l'une des molécules les plus importantes à étudier en chimie. Les faits de la chimie de l'eau révèlent pourquoi il s'agit d'une molécule si incroyable.
Qu'est-ce que l'eau ?
L'eau est un composé chimique. Chaque molécule d'eau, H2 O ou HOH, se compose de deux atomes d'hydrogène liés à un atome d'oxygène.
Propriétés de l'eau
Plusieurs propriétés importantes de l'eau la distinguent des autres molécules et en font le composé clé de la vie :
- La cohésion est une propriété clé de l'eau. En raison de la polarité des molécules, les molécules d'eau sont attirées les unes vers les autres. Des liaisons hydrogène se forment entre molécules voisines. En raison de sa cohésion, l'eau reste liquide à des températures normales plutôt que de se vaporiser dans un gaz. La cohésion conduit également à une tension superficielle élevée. Un exemple de la tension superficielle est vu par le perlage de l'eau sur les surfaces et par la capacité des insectes à marcher sur l'eau liquide sans couler.
- L'adhérence est une autre propriété de l'eau. L'adhésivité est une mesure de la capacité de l'eau à attirer d'autres types de molécules. L'eau est adhésive aux molécules capables de former avec elle des liaisons hydrogène. L'adhérence et la cohésion entraînent une action capillaire, qui se manifeste lorsque l'eau monte dans un tube de verre étroit ou dans les tiges des plantes.
- La chaleur spécifique élevée et la chaleur de vaporisation élevée signifient qu'il faut beaucoup d'énergie pour rompre les liaisons hydrogène entre les molécules d'eau. De ce fait, l'eau résiste aux changements extrêmes de température. Ceci est important pour la météo et aussi pour la survie des espèces. La chaleur élevée de vaporisation signifie que l'évaporation de l'eau a un effet de refroidissement important. De nombreux animaux utilisent la transpiration pour se rafraîchir, profitant de cet effet.
- L'eau est une molécule polaire. Chaque molécule est courbée, avec l'oxygène chargé négativement d'un côté et la paire de molécules d'hydrogène chargées positivement de l'autre côté de la molécule.
- L'eau est le seul composé commun qui existe en phase solide, liquide et gazeuse dans des conditions naturelles ordinaires.
- L'eau est amphotère, ce qui signifie qu'elle peut agir à la fois comme acide et comme base. L'auto-ionisation de l'eau produit des ions H et OH.
- La glace est moins dense que l'eau liquide. Pour la plupart des matériaux, la phase solide est plus dense que la phase liquide. Les liaisons hydrogène entre les molécules d'eau sont responsables de la plus faible densité de la glace. Une conséquence importante est que les lacs et les rivières gèlent de haut en bas, avec de la glace flottant sur l'eau.
- L'eau liquide pure à température ambiante est inodore, insipide et presque incolore. L'eau a une couleur bleu pâle, qui devient plus apparente dans de grands volumes d'eau.
- L'eau possède la deuxième enthalpie spécifique de fusion la plus élevée de toutes les substances (après l'ammoniac). L'enthalpie spécifique de fusion de l'eau est de 333,55 kJ·kg−1 à 0 °C.
- L'eau a la deuxième capacité thermique spécifique la plus élevée de toutes les substances connues. L'ammoniac a la chaleur spécifique la plus élevée. L'eau a également une chaleur de vaporisation élevée (40,65 kJ·mol-1). La chaleur spécifique élevée et la chaleur de vaporisation résultent du degré élevé de liaison hydrogène entre les molécules d'eau. Une conséquence de ceci est que l'eau n'est pas soumise à des fluctuations rapides de température. Sur Terre, cela permet d'éviter des changements climatiques dramatiques.
- L'eau peut être appelée le solvant universel car elle est capable de dissoudre de nombreuses substances différentes.
Faits intéressants sur l'eau
- Les autres noms de l'eau sont le monoxyde de dihydrogène, l'oxydane, l'acide hydroxylique et l'hydroxyde d'hydrogène.
- La formule moléculaire de l'eau est H2 O
- Masse molaire :18,01528(33) g/mol
- Densité :1 000 kg/m, liquide (4 °C) ou 917 kg/m, solide
- Point de fusion :0 °C, 32 °F (273,15 K)
- Point d'ébullition :100 °C, 212 °F (373,15 K)
- Acidité (pKa) :15,74
- Basicité (pKb) :15,74
- Indice de réfraction :(nD) 1,3330
- Viscosité :0,001 Pa s à 20 °C
- Structure cristalline :hexagonale
- Forme moléculaire :courbée
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