Incolore, inodore et sans saveur, l’eau semble bien banale. Pour le chimiste, c’est une molécule très simple, constituée de deux atomes d’hydrogène et d’un atome d’oxygène. L’eau possède pourtant d’étonnantes propriétés !

1. La structure de la molécule d’eau

Rappelons que la molécule est la plus petite quantité d’un corps pur qui puisse exister à l’état libre. C’est un assemblage d’atomes. La molécule conserve toutes les propriétés physiques et chimiques de ce corps.

L’eau est un corps pur dont la molécule est composée de deux atomes d’hydrogène (H) reliés à un atome d’oxygène (O). Sa formule chimique est H2O. Voici deux représentations de la molécule d’eau :

molecule eau schema

Rappelons que les atomes sont formés d’un noyau porteur d’une charge électrique positive autour duquel gravitent des électrons porteurs d’une charge électrique négative. Dans une molécule d’eau, l’atome d’oxygène s’unit aux deux atomes d’hydrogène par l’intermédiaire de 2 liaisons chimiques ou liaisons de covalence. Chaque liaison s’opère par la mise en commun d’électrons entre chaque atome. L’angle O-H-O est voisin de 105°.

molecule

La molécule est électriquement neutre mais elle est polarisée car l’atome d’oxygène a tendance à capter plus fortement les électrons que l’atome d’hydrogène. En effet, la densité d’électrons est plus grande près du noyau d’oxygène que près des noyaux d’hydrogène.

A leur tour les molécules d’eau ont tendance à s’unir entre elles. Lorsque deux molécules d’eau sont en présence, elles ont tendance à s’unir par une liaison électrostatique entre un noyau d’hydrogène chargé positivement et le nuage électronique entourant le noyau d’oxygène. Cette liaison dite « liaison hydrogène » a tendance à réaliser l’alignement H-O-H. Elle confère à l’eau des propriétés particulières dans ses différents états, gazeux, liquide, solide.

eau

2. Les propriétés de l’eau

Propriétés physiques

A l’état liquide, l’eau est quasi incompressible. Cette propriété est à la base du fonctionnement de nombreux appareils comme les presses, ou le freinage hydraulique. Par ailleurs, tout corps plongé dans l’eau subit de la part de celle-ci une poussée vers le haut dont l’intensité est équivalente au poids du volume d’eau déplacé. C’est
ce qu’on appelle le principe d’Archimède. L’application de cette propriété est la flottaison des bateaux.

L’eau, source d’énergie

– n a beaucoup utilisé l’énergie mécanique de l’eau pour actionner des roues ou des turbines dans les moulins. Ce principe est toujours en vigueur dans les centrales hydroélectriques.
– On a aussi utilisé l’énergie fournie par la transformation de l’eau liquide en vapeur dans la machine à vapeur. Cette propriété est toujours utilisée dans les centrales thermiques pour actionner une turbine reliée à un alternateur.
– Source d’énergie thermique, l’eau souterraine est utilisée pour le chauffage (applications géothermiques).
– L’eau est aussi bonne conductrice de la chaleur. Cette propriété est principalement utilisée dans le chauffage central.

Propriétés chimiques

A l’état liquide, l’eau est un excellent solvant. Elle a une forte tendance à dissoudre d’autres éléments, qu’ils soient solides, liquides ou gazeux. Elle peut aussi dissoudre des gaz présents dans l’air comme l’oxygène et le dioxyde de carbone.

« Extrait du livre de bord des classes d’eau de l’agence de l’Eau Seine-Normandie pour les collèges. »

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