Dans l'article précédent, nous avons défendu l'idée qu'un modèle d'eau utilisable doit être aussi simple que possible. Les modèles récents, qui voient l'eau comme un mélange hétérogène, soulèvent plus de questions qu'ils n'apportent de réponses. Dans ma quête de simplicité, je suis tombé sur le modèle de Narten, Danford et Levy (années 1960), qui a transformé ma vision de l'eau.
Leur concept de base est d'une simplicité remarquable : l'eau liquide possède la structure de la glace. Or, la structure de la glace est extraordinaire. Grâce aux liaisons hydrogène, les molécules d'eau forment un réseau cristallin hexagonal, dont les symétries se révèlent dans la beauté des flocons de neige (voir Fig. 1). Cette structure est très ouverte, laissant de l'espace pour des molécules supplémentaires entre celles du réseau (voir Fig. 2). En théorie, une molécule interstitielle peut s'insérer pour deux molécules de réseau.
Dans la glace solide, ces molécules interstitielles sont rares (environ 3 par million), mais dans l'eau liquide, elles expliquent sa densité plus élevée. Avec une molécule interstitielle pour 10 molécules de réseau, cette propriété s'explique simplement. Ces interstitiels ne forment pas de liaisons hydrogène avec le réseau saturé, justifiant les rares ruptures observées. Cela semble idéal.
Cette idée, évidente a posteriori, a été rigoureusement testée par Narten, Danford et Levy via des spectres de rayons X précis de l'eau pure (première publication en 1962). Seule la grille de glace avec interstitiels correspondait aux données (voir Fig. 3), marquant une percée scientifique.
Malheureusement, le modèle a été éclipsé : d'autres interprétations (mélanges) ont émergé, et des limites apparurent, comme une légère déformation anisotrope de la grille et une incompatibilité avec la fluidité, due à un faible nombre de sites vacants.
Partant de leur idée pour expliquer la constante diélectrique de l'eau, j'ai développé une version améliorée : sans anisotropie, avec sites vacants abondants (voir Fig. 4). L'hypothèse erronée des interstitiels centraux (simplification calculatoire) est corrigée ; ils s'accrochent via forces de Van der Waals, éliminant l'anisotropie et permettant la mobilité.
Ma persévérance pour la simplicité m'a guidé. Ce modèle revitalisé – grille de glace intacte, interstitiels et vacants – explique de multiples propriétés électromagnétiques. Malgré la domination des modèles complexes, sa puissance réside dans sa simplicité et sa cohérence expérimentale.
