Thread by @MarieBayle77

🧵(et quiz) chimie sur une molécule extraordinaire: l’eau.
Pourquoi bout-elle à 100°C?
Pourquoi fait-elle éclater une bouteille pleine en gelant?
Pourquoi un glaçon flotte?
Jouez avec moi...
Allez, c’est parti!
1/20

Vous le savez, l’eau bout à 100°C et gèle à 0°C (à pression atmosphérique normale).
Si on regarde par rapport aux autres éléments chimiques, selon vous c’est:
2/

C’est en fait extraordinaire.
En effet, la molécule d’eau H2O ne paraît pas avoir une structure très différente de celle du sulfure d’hydrogène H2S (changement d’un oxygène O par un soufre S), et pourtant H2S gèle à -85°C et se vaporise à -60°C.
3/

De même NH3, l’ammoniac avec son azote N (voisine de l’oxygène O sur le tableau de Mendeleïev) et ses 3 hydrogènes H gèle à -77°C et se vaporise à -33°C.
Le méthane CH4 (un carbone C et 4 H) gèle à -182°C et bout à -161°C.
4/

Donc l’eau H2O, si elle suivait les molécules a priori similaires, serait logiquement un gaz à température ambiante…
Oh la la.
De même, pourquoi cette fichue bouteille d’eau explose au congélateur si on la remplit trop?
Vous savez, vous?
5/

Allez on y va, pas à pas.
La molécule d’eau est composée de 2 atomes d’hydrogène H et un atome d’oxygène O, donc H2O.
A votre avis, est-ce que cette molécule est linéaire ou courbée?
6/

Elle est courbée avec un angle de 104,5°, comme ceci. Sur le schéma, vous voyez 2 traits au-dessus de l’atome d’O, qui occupent cet espace “vide”, d’où cette forme en V. Ces traits sont en fait des paires ou doublets d’électrons (je ne rentre pas dans les détails).
7/

Or, les électrons, vous le savez, sont des particules chargées
8/

Réponse: négativement
Reprenons notre schéma: en haut autour d’O, la molécule est chargée négativement, alors que les 2H vers le bas portent une charge positive.
Ne voyez donc pas l’eau comme une molécule symétrique, mais plutôt comme un petit aimant +/- non symétrique.
9/

Et que font les aimants quand on les met les uns à côté des autres?
Ils suivent un schéma:
10/

En fait, les aimants s’organisent, un + près d’un - qui l’attire et le plus loin possible d’un autre + qui le repousse.
Deux molécules d’eau qui se retrouvent côte à côte ont donc tendance à se mettre dans une position bien particulière comme ceci.
11/

Félicitations! Vous venez de (re)découvrir la liaison Hydrogène!
C’est elle qui va tout expliquer. Parce que dans l’eau et la glace, chaque molécule d’eau interagit avec 4 molécules voisines, créant ainsi un véritable réseau.
12/

Pour changer d’état (glace=>liquide, liquide=>gaz) il faut de l’énergie pour séparer les molécules donc de la chaleur. Ces liaisons H sont des forces supplémentaires qu’il faut casser. H2S n’en a pas, l’eau en a plein. Voici pourquoi H2S est un gaz à -60°C et l’eau à… 100.
13/

Le glaçon flotte? Dans l’eau gelée, le réseau (cf #12) est rigide. Or les liaisons H sont plus longues que des liaisons normales. Il y a donc plus de vide. Et en effet, la densité (masse/volume) de la glace est de 0,92 g/cm3, alors que celle de l'eau est de 1.
14/

La bouteille d’eau glacée fendue?
Pour la même raison que donnée précédemment, les liaisons H éloignent les molécules les unes des autres. La glace a donc un volume plus grand que l’eau liquide, à nombre de molécules équivalent.

Vous comprenez? (si non, commentez!)
15/

Ce sont là des conséquences "amusantes" de ces liaisons Hydrogène. Mais ça va bien au-delà de l’eau.

2 composés organiques avec les mêmes fonctions mais situées différemment, une qui peut faire une liaison H, l’autre non, ont du coup des propriétés fort différentes.
16/

Les liaisons H régulent la structure, le fonctionnement des molécules essentielles comme les bases de l’ADN.
Elles forcent également les molécules à se tourner (ou pas) dans différentes conformations.
17/

Les scientifiques associent l’eau à la source de la vie telle que nous la connaissons. Les liaisons Hydrogène, l’eau, molécule qui les utilise sans doute le plus, en sont en grande partie responsables.

L’eau est un trésor, ne l’oubliez jamais !
18/

Dernier point important.
L'eau n'a aucune "mémoire". Sous ses différents états, vapeur, liquide ou glace, elle a diverses structures, basées uniquement sur des principes physiques et chimiques largement démontrés.
Il n'y a aucune empreinte.
La mémoire de l'eau n'existe pas.
19/

Ce fil vous a-t-il été utile?
Si oui, RT!
20 et fin/

Sources
mysciencework.com/omniscience/le…

futura-sciences.com/sciences/quest…

parlonssciences.ca/ressources-ped…

nagwa.com/fr/explainers/…

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