EAU Propriétés physico-chimiques

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L'eau en tant que solvant

L'eau, polaire et de grande constante diélectrique, mauvais solvant des composés non polaires (hydrocarbures), est un bon solvant des composés à liaisons H et des électrolytes.

Les solutés non polaires comme l'air, le méthane et l'éthylène sont environ dix mille fois moins solubles que l'ammoniac. Ces composés renforcent la structure cristalline de l'eau par formation d'« icebergs » autour du soluté ; l'entropie diminue, ainsi que la solubilité.

La solubilité des solutés donnant des liaisons H varie avec le poids relatif de la partie non polaire : l'éthanol est entièrement soluble alors que le butanol ne l'est que partiellement ainsi que le phénol, l'éther et la triméthylamine.

La solubilité des protéines et des lipides dans l'eau est faible. La solubilité de l'eau dans ces composés l'est aussi du fait de la compétition entre les liaisons H, les liaisons molécule-molécule et les liaisons molécule-eau. Les groupes peptidiques peuvent se lier à quatre molécules d'eau, mais il y a encore compétition. On peut comparer à cela le gonflement des résines échangeuses d'ions. Les gels seraient dus à l'adsorption de l'eau à la surface des colloïdes.

Les sels, solutés ioniques, ont des solubilités très variées : 360 grammes par kilogramme d'eau pour le chlorure de sodium, 110 grammes pour le sulfate de potassium et seulement 0,7 × 10^—3 g pour le sulfure de zinc. Les ions tels que La³⁺, Mg²⁺, H⁺, OH^— et F^— (« formateurs de structures », analogie avec la formation d'« icebergs ») servent de noyaux pour la formation d'essaims ; il y a accroissement de l'ordre dans l'eau. Les ions comme K⁺, Na⁺, ClO ₄ ^— , I^—, NO^3—, qui sont hydratés par une seule couche de molécules d'eau, inhibent la formation d'essaims : ce sont des « briseurs de structures » (Franck). La mesure de l'hydratation des ions montre que les premiers sont fortement hydratés. En solution diluée, H⁺ est tétrahydraté (ion H₉O ₄ ⁺ de Eigen). Les solutions concentrées en acide contiennent l'ion H₃O⁺ ; l'ion H⁺ libre n'existe pas.

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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

Encyclopædia Universalis, s.v. « EAU - Propriétés physico-chimiques », Consulté le ,

Médias

Stabilité et électrolyse

Encyclopædia Universalis France

Molécule d'eau et cristal de glace

Encyclopædia Universalis France

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