Ma nouvelle vidéo traite de l’eau, et de ses propriétés si particulières qui font qu’elle se prête à merveille à accueillir la vie…

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Je dois vous l’avouer, au départ j’avais écrit un script beaucoup plus long pour cette vidéo…et puis j’ai simplifié ! Mon idée était notamment d’expliquer un peu le pourquoi de toute ces propriétés si exotiques. Et la réponse tient en (presque) un seul phénomène : le fait que la molécule d’eau soit polaire.

Revenons quelques instants sur ce qui fait le principe de la liaison dans la molécule d’eau. L’atome d’hydrogène possède un seul électron. L’oxygène en possède 8.

Dans les atomes, les électrons sont organisés en couches. La première couche peut en contenir 2, la seconde peut en contenir 8. Or les atomes adorent essayer d’avoir uniquement des couches pleines, cela leur permet de minimiser leur énergie.

Ainsi l’hydrogène qui a un seul électron rêverait d’en avoir 2. Et l’oxygène qui en a 8, rêverait d’en avoir 10. Pour combler cette frustration, il y a une solution : le partage ! En mettant certains de leurs électrons en commun avec d’autres, les atomes peuvent en quelque sorte « faire comme si » ils avaient plus d’électrons que ce qu’ils n’ont réellement.

Ainsi si un atome d’hydrogène et un atome d’oxygène décident chacun de se mettre un électron en commun, l’hydrogène aura l’impression d’en avoir 2, et l’oxygène d’en avoir 9. Si l’oxygène fait la même chose avec un autre hydrogène, il a l’impression d’en avoir 10. Et voilà notre molécule d’eau !

Mais ce qu’il faut savoir, c’est que dans cette mise en commun, tout n’est pas équitable. Même si les électrons sont considérés comme « mis en commun », l’oxygène a tendance à les attirer plus vers lui. Morale de l’histoire, la région « oxygène » de la molécule d’eau est légèrement chargée négativement, tandis que la région « hydrogène » l’est positivement. Même si au global la molécule d’eau est électriquement neutre, elle se comporte comme un couple « charge positive / charge négative » séparés par une toute petite distance. Ce qu’on appelle un dipôle. On dit que la molécule d’eau est polaire.

eau

Notez que la clé dans cette affaire, c’est la forme coudée de la molécule. Prenons la molécule de dioxyde de carbone. Il se produit un phénomène légèrement analogue mais du fait que sa structure est linéaire, elle ne crée pas un dipôle.

Cette polarité de la molécule d’eau est extrêmement importante pour la plupart des phénomènes dont j’ai parlé. Tout d’abord, elle est la source de ce qu’on appelle « la liaison hydrogène ». Du fait que les H de la molécule d’eau sont chargés positivement et le O négativement, il y a une attraction électrostatique qui se produit entre molécules. Le O d’une molécule a tendance a être attiré par le H d’une autre.

Cette liaison est ce qu’on appelle « faible », car elle est beaucoup moins puissante que par exemple la liaison covalente qui assure la cohésion d’une molécule d’eau. Mais c’est elle qui fait que les molécules d’eau liquide sont si difficiles à séparer les unes des autres, et que donc le point d’ébullition de l’eau soit si haut. C’est aussi la liaison hydrogène qui explique (en partie) que l’eau liquide soit plus dense que la glace.

La polarité de la molécule d’eau a une autre conséquence essentielle : elle fait de l’eau un bon solvant. C’est quelque chose dont je n’ai finalement pas parlé dans la vidéo, mais qui est essentiel : pour qu’un liquide puisse prétendre accueillir une forme de vie, il faut qu’il ait la capacité à dissoudre de nombreux composés chimiques, qui pourront alors profiter de la matrice liquide pour produire des réactions. Or tous les liquides n’ont pas la même c