Si vous pouviez voir une molécule d'eau (H2O) de près, cela ressemblerait un peu à une tête ronde avec deux oreilles positionnées aux positions 10 et 2 heures. Pensez à Mickey Mouse. Les "oreilles" sont les deux ions hydrogène tandis que la "tête" est l'ion oxygène. Parce que les ions hydrogène portent une charge positive et l'ion oxygène une charge négative, cet arrangement donne à la molécule une polarité nette, un peu comme un aimant. Cette caractéristique de la molécule d'eau confère à l'eau quatre propriétés qui la rendent indispensable à la vie. Il a une cohésion et un point d'ébullition relativement élevé, il est moins dense à l'état solide qu'à l'état liquide et c'est un solvant exceptionnellement bon.
Attraction magnétique
La structure de la molécule d'eau est un tétraèdre déformé. Les ions hydrogène forment un angle de 104,5 degrés avec la molécule d'oxygène. Le résultat est que, bien que la molécule soit électriquement neutre, elle a des pôles, tout comme les aimants. Le côté négatif d'une molécule est attiré par le côté positif de ceux qui l'entourent. Cette attraction est connue sous le nom de liaison hydrogène, et bien qu'elle ne soit pas assez forte pour rompre les liaisons covalentes en gardant les molécules ensemble, il est assez fort pour produire un comportement anormal qui distingue l'eau des autres liquides.
Quatre propriétés anormales
Les cuisiniers se fient à la nature polaire de l'eau lorsqu'ils utilisent un four à micro-ondes. Parce que les molécules sont comme des aimants, elles réagissent aux rayonnements à haute fréquence en vibrant, et l'énergie de ces vibrations est ce qui produit la chaleur nécessaire à la cuisson des aliments. Ceci est un exemple de l'importance de la polarité de H2Oh, mais il y en a des plus importants.
Cohésion: En raison de l'attraction magnétique que les molécules d'eau exercent les unes sur les autres, l'eau liquide a tendance à « coller ensemble ». Vous pouvez le voir lorsque deux perles d'eau s'approchent l'une de l'autre sur une surface plane et lisse. Lorsqu'elles se rapprochent suffisamment, elles fusionnent comme par magie en une seule gouttelette. Cette propriété, appelée cohésion, confère à l'eau une tension de surface que les insectes à grands pieds exploitent pour pouvoir marcher en surface. Il permet aux racines d'aspirer l'eau dans un flux continu et garantit que l'eau circulant à travers de minuscules capillaires, tels que les veines, ne se sépare pas.
Point d'ébullition élevé : Le point d'ébullition de l'eau n'est pas élevé par rapport à certains liquides, tels que la glycérine ou l'huile d'olive, mais il devrait être inférieur à ce qu'il est. Composés formés à partir d'éléments du même groupe que l'oxygène dans le tableau périodique, tels que l'hydrogène sélénium (H2Se) et le sulfure d'hydrogène (H2S), ont des points d'ébullition inférieurs de 40 à 60 degrés Celsius à zéro. Le point d'ébullition élevé de l'eau est entièrement dû à l'énergie supplémentaire nécessaire pour rompre les liaisons hydrogène. Sans l'attraction magnétique que les molécules d'eau exercent les unes sur les autres, l'eau se vaporiserait à quelque chose comme -60°C, et il n'y aurait ni eau liquide ni vie sur Terre.
La glace est moins dense que l'eau : La cohésion supplémentaire fournie par la liaison hydrogène comprime l'eau ensemble à l'état liquide. Lorsque l'eau gèle, l'attraction/répulsion électrostatique crée une structure en treillis plus spacieuse. L'eau est le seul composé moins dense à l'état solide, et cette anomalie signifie que la glace flotte. Si ce n'était pas le cas, chaque écosystème marin mourrait chaque fois que le temps était suffisamment froid pour que l'eau gèle.
L'eau est un solvant universel : En raison de sa forte liaison hydrogène, l'eau dissout plus de substances que tout autre liquide. Ceci est important pour les êtres vivants qui se nourrissent de nutriments dissous dans l'eau. La plupart des êtres vivants dépendent également des électrolytes, qui sont des solutions aqueuses contenant des solutés ioniques, pour la transmission de signaux bioélectriques.