Obscur comme de l’eau de roche ?

Quel drôle de titre ! Vous l’aurez compris, il s’agit là d’une référence à la fameuse expression « clair comme de l’eau de roche ». Et pourtant, lorsque l’on aborde le sujet de l’eau de façon scientifique, tout n’est pas aussi clair que cela ! Pourquoi ce liquide, que l’on retrouve partout autour de nous (l’eau recouvre en effet 71% de la surface de notre planète) ainsi qu’à l’intérieur de nous (un corps d’adulte est composé d’environ 60% d’eau) est encore aujourd’hui classé parmi les plus grandes énigmes de la physique ? Tout simplement parce qu’aussi banale soit-elle, l’eau reste de loin la substance la plus mystérieuse que l’on connaisse.

L’eau fait un peu figure de mauvaise élève de la chimie, car elle a tendance à ne pas suivre les lois qui s’appliquent pourtant aux autres liquides. Prenons le cas de la congélation. La densité d’un liquide « normal » a tendance à augmenter lorsque la température diminue. C’est aussi le cas pour l’eau, mais uniquement jusqu’à 3,98°C. En dessous de cette valeur, l’eau se dilate et sa densité diminue. Voilà pourquoi les glaçons flottent à la surface de l’eau, il en est de même pour les icebergs et c’est tant mieux ! En effet, si la banquise venait à sombrer, il n’y aurait plus d’isolation thermique ce qui entraînerait à terme une congélation des océans (et ainsi une disparition des écosystèmes sous-marins). Cette propriété s’explique par sa structure qui consiste en un assemblage de tétraèdres réguliers (lorsque la température est basse) présentant de nombreux trous, donc du vide. Voilà pourquoi sa densité diminue.

Je pense que si je vous demande la température du passage de l’eau de son état liquide à son état solide, vous me répondrez tous fièrement : 0°C. Et vous avez raison (comme quoi, il y a aussi certaines questions triviales sur ce site). Mais ce que vous ne savez peut-être pas, c’est que si elle respectait la loi de changement d’état des liquides ayant pour formule générale H2X, son point de congélation devrait se situer à une température de -110°C et non 0°C (un peu plus embêtant pour faire des glaçons à la maison !). De même, son point d’ébullition serait de -80°C et non 100°C ce qui rendrait impossible toute vie sur Terre (car l’eau n’existerait qu’à l’état de vapeur).

Les propriétés mystérieuses de l’eau ne s’arrêtent pas là, contrairement à mon petit exposé, car la suite deviendrait beaucoup plus complexe et nettement moins culture générale. Il faut savoir que plusieurs théories sont avancées afin d’expliquer les nombreuses « anomalies », sans pour autant faire l’unanimité au sein de la communauté scientifique. Elle n’a donc pas encore livré tous ses secrets.

Je pense que vous ne regarderez plus votre verre d’eau de la même façon à présent ! A consommer sans modération ! 


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Neicisum

11 commentaires

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  • Il est tard, donc c’est sans doute moi, mais il n’y a pas un pb dans ton texte avec la densité de l’eau : Tu dis qu’en dessous de 3.98° la densité augmente….tu voulais pas dire diminue….ce qui expliquerait qu’effectivement les glaçons flottent…
    Bon, comme je suis crevé, je suis peut être en train de rentrer dans le bêtisier…

  • Si c’est une erreur de ma part! Bien vu! Je corrige ça tout de suite. Finalement, même crevé tu as réussi à comprendre le sens! 😀

  • C’est pourquoi la température au fond des océans est de 4°C environ, car c’est à cette température que la masse de l’eau est la plus importante.

    :D:D

  • Salut à tous ! Je vu une fois au palais de la decouverte un exposé qui expliqué l’évaporation de l’eau a un certaine température (-98C je croîs). Je me souvien que le gas avait un pot plein d’eau et la verssé par terre et pas une goûte d’eau n’est apparu, que de la vapeur 🙂

  • Je précise tout de même que l’eau ne gèle pas forcément a 0 degrés, en effet selon l’altitude ou l’on se trouve l’eau ne gèle pas a la même température.

  • Oui tu as raison, car la température de changement d’état dépend aussi de la pression. C’est d’ailleurs sur cette loi que se basent certaines techniques utilisées en laboratoire comme la distillation à pression réduite qui permet de porter à ébullition des liquides à des températures plus basses qu’à pression normale.
    Le 0°C est bien sûr à prendre en considération pour des conditions normales de pression et non pour des altitudes très élevées.

  • La mesure du point de fusion de l’eau dans les conditions standard de pression ( 1 atmosphère ) est très peu précise. Il y a une grande variance dans les mesures. Elle n’est pas suffisamment précise pour servir de référence pour l’échelle des dégrées Celsius.
    Pour établir une référence on utilise le triple point de l’eau. Il s’agit d’une température et d’une pression pour lesquelles l’eau est à la fois solide liquide et gaz. Ce point à une faible variance et peut donc être déterminé de façon précise.
    Il ne dépend que de la nature de l’eau. Pour définir un standard précis, l’agence internationale de l’énergie atomique a définie la VSMOW (Vienna Standard Mean Ocean Water) qui est une eau extrêmement pure dont la proportion d’isotope est déterminée.
    Son triple point est de 273.16 K (0.01 °C) et 611.73 pascals.
    Pour fixer le zéro de l’échelle Celsius, on l’a définie comme 0.01°C en dessous du triple point.

  • Je me trompe peut être mais il me semblait que en ce qui concernait les température de fusion et d’ébullition la réponse venait tout simplement du fait que l’eau est une molécule créant des liaisons hydrogène au lieu des simple interaction de Van Der Waals pour les autres molécules H2X. Or la liaison H est un phénomène connu non?

  • Oui tu as raison pour les liaisons H. Et elles expliquent d’ailleurs bon nombre d’autres propriétés de l’eau. C’est aussi ce qui explique ses températures de fusion et d’ébullition. Mais je n’ai jamais dit que la raison n’était pas connue, j’ai simplement voulu souligner le fait que la molécule d’eau est particulière et ne suit pas les règles qui s’appliquent aux autre molécules de même formule.

  • N’oublions pas aussi que l’eau est un élément rarissime dans l’univers, donc mieux vaut éviter de la consommer sans modération! 😀
    Très bon article, comme d’hab 😛

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