L’eau, un précieux liquide aux propriétés bien étrange.
La structure de l’eau est un sujet controversé. On pourrait croire que l’on sait absolument tout sur la structure de l’eau depuis longtemps, seulement ce n’est pas le cas.
L’eau, cet élément essentiel et indispensable à l’apparition de la vie sur Terre. Bien que l’eau soit l’élément le plus largement répandu sur notre planète, elle possède des propriétés bien étranges comparées à d’autres liquides. Mais des scientifiques japonais nous la présentent sous un angle encore plus étrange que ce que nous pesions.
En effet, une étude parue dans le « Journal of the American Chemical Society » a réussi à démontrer que l’eau ne possède pas une, mais bien deux structures moléculaires différentes lorsqu’elle se trouve à l’état liquide. Il y aurait ainsi une structure tétraédrique et une autre non tétraédrique. Rappelons qu’en chimie une structure tétraédrique représente la forme géométrique des molécules, où un atome central est lié a quatre autres atomes formant ainsi quatre faces triangulaires.
structure tétraédrique
Pourquoi la structure de l’eau et si particulière ?
Cette découverte pourrait influencer notre compréhension des organismes vivant dépendent de l’eau liquide. Car en effet, toute vie sur Terre a besoin du monoxyde de dihydrogène, qui est l’autre terme utilisé pour qualifier l’eau. Mais qu’est ce que l’eau a de si particulier?
Dans un premier temps, sa densité. Certes, la plupart des liquides deviennent de plus en plus denses lorsque leur température diminue, ayant pour conséquence de former de la glace, plus dense que le liquide. Seulement l’eau atteint une densité maximale à 4°C. Et à mesure que la température de l’eau diminue, elle devient moins dense. Ce qui signifie qu’au point de congélation qui se situe à 0°C elle est moins dense que l’eau liquide qui flottera au-dessus.
De plus, l’eau possède une tension superficielle très élevée. La tension superficielle est un phénomène physico-chimique lié aux interactions moléculaires d’un fluide. Ce qui signifie que ses points de fusions et d’ébullition sont inhabituellement élevés. Mais elle possède l’étrange propriété de pouvoir dissoudre la plupart des produits chimiques.
En 2018 des scientifiques du Royaume-Uni et du Japon ont prouvé que les propriétés étranges de l’eau étaient liées à l’arrangement tétraédrique des molécules d’eau à l’état liquide.
Cependant, la façon dont la structure des molécules d’eau est ordonnée est restée un sujet de débat. Certains penchent en faveur d’une structure moléculaire de l’eau qui serait unimodale, une structure tétraèdre. Alors que pour d’autres elle serait bimodale comprenant une structure tétraèdre, mais pas seulement.
Résoudre le problème de la structure moléculaire de l’eau.
Pour trancher, les scientifiques de Tokyo ont mené des expériences grâce à une simulation informatique, mais ils ont parallèlement fait des expériences sur la silice liquide, qui a des propriétés similaires à l’eau. Ces essais étaient basés sur la diffraction des rayons X. Cette technique utilisée, permet de déduire la disposition des molécules.
les deux structures différentes de l’eau liquide. Crédit institute of industrial science, university of Tokyo.
« Les résultats de cette découverte prouve sans ambiguïté la coexistence de deux types de structures locales dans l’eau liquide ».
Cette étude met donc fin à une controverse de longue date sur la structure de l’eau. Cette découverte peut trouver un grand intérêt pour la chimie et la pharmacologie, les applications industrielles, mais également la biologie moléculaire.
Source: American Chemical Society
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