EAU Propriétés physico-chimiques

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Structure du liquide

Molécule d'eau et cristal de glace

Encyclopædia Universalis France

La molécule d'eau est une petite molécule angulaire et symétrique, mais son moment dipolaire élevé (1,85 debye) ne peut être expliqué que par l'existence de deux paires d'électrons libres. Les deux paires et les deux liaisons sont orientées tétraédriquement, comme dans la glace Ih, dans laquelle il y a des liaisons hydrogène (liaisons H) O—H...O résultant de l'interaction entre l'hydrogène d'une liaison O—H d'une première molécule d'eau et une paire d'électrons libre d'un oxygène d'une autre molécule d'eau.

Dès 1933, J. D. Bernal et R. H. Fowler ont proposé un modèle de l'eau liquide fondé sur celui de la glace. Le squelette glace se rompt partiellement en libérant de l'eau monomère dont la proportion croît avec la température. Mais, en 1965, Stevenson a montré que la proportion de monomère était très faible (inférieure à 5 p. 1000 à 25 ⁰C). Cela a conduit H. Eyring à proposer un modèle où des essaims de 48 molécules d'eau ayant la densité de la glace Ih sont dispersés dans un solvant de structure quasi cristalline (densité de la glace III). En fondant, la glace Ih se transforme en liquide quasi cristallin III où apparaissent des lacunes fluctuantes et il y a contraction. Le volume décroît encore à température croissante jusqu'à 3,98 ⁰C, où les derniers essaims du type Ih ont disparu. Au-delà, il y a dilatation normale. Ces concepts introduits dans la théorie des liquides d'Eyring permettent de calculer toutes les fonctions thermodynamiques de l'eau et de l'eau lourde et même les viscosités. L'accord avec l'expérience est excellent.

Une théorie différente, fondée sur la notion de squelette à liaisons H distordues mais non rompues, rend compte de la constante diélectrique.

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Écrit par

Antoine POTIER : professeur à la faculté des sciences et techniques du Languedoc

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Pour citer cet article

Antoine POTIER, « EAU - Propriétés physico-chimiques », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le . URL :

« EAU - Propriétés physico-chimiques ». Dans Encyclopædia Universalis [en ligne]. Consulté le sur

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