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Si vous pouviez voir une molécule d’eau (H2O) de près, cela ressemblerait un peu à une tête ronde avec deux oreilles placées aux positions 10 et 2 heures. Pensez 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, semblable à celle d'un aimant. Cette caractéristique de la molécule d’eau confère à l’eau quatre propriétés indispensables à la vie: cohésion et point d’ébullition comparativement élevé, densité moins élevée à l’état solide qu’à l’état liquide et 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 possède 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. Bien qu’elle ne soit pas assez puissante pour rompre les liaisons covalentes qui maintiennent les molécules ensemble, elle est suffisamment puissante pour produire un comportement anormal distinguant l’eau des autres liquides.
Quatre propriétés anormales
Les cuisiniers dépendent de la nature polaire de l'eau lorsqu'ils utilisent un four à micro-ondes. Parce que les molécules ressemblent à des aimants, elles réagissent au rayonnement haute fréquence en vibrant. C'est l'énergie de ces vibrations qui produit la chaleur nécessaire à la cuisson des aliments. C’est un exemple de l’importance de la polarité de H2O, mais il y en a d'autres plus importants.
Cohésion: En raison de l'attraction magnétique exercée sur les molécules d'eau, l'eau liquide a tendance à "se coller les unes aux autres". Vous pouvez le voir lorsque deux perles d'eau se rapprochent l'une de l'autre sur une surface plane et lisse. Lorsqu'ils se rapprochent suffisamment, ils se fondent comme par magie dans une seule goutte. Cette propriété, appelée cohésion, donne la tension de surface de l’eau que les insectes à grands pieds exploitent pour pouvoir marcher sur la surface. Cela permet aux racines d'aspirer l'eau dans un flux continu et garantit que l'eau s'écoulant 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. Les composés formés à partir d’éléments du même groupe que l’oxygène du tableau périodique, tels que l’hydrogène sélénium (H2Se) et du sulfure d'hydrogène (H2S) ont des points d’ébullition compris entre 40 et 60 degrés Celsius. Le point d'ébullition élevé des eaux est entièrement dû à l'énergie supplémentaire nécessaire pour rompre les liaisons hydrogène. Sans l'attraction magnétique exercée les unes sur les autres par les molécules d'eau, celle-ci se vaporiserait à environ -60 ° C et il n'y aurait pas d'eau liquide ni de vie sur Terre.
La glace est moins dense que l'eau: La cohésion supplémentaire fournie par la liaison hydrogène comprime l'eau à l'état liquide. Lorsque l'eau gèle, l'attraction / répulsion électrostatique crée une structure en réseau plus spacieuse. L'eau est le seul composé moins dense à l'état solide et cette anomalie signifie que la glace flotte. S'il ne le faisait pas, 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 d'éléments nutritifs dissous dans l'eau. La plupart des êtres vivants utilisent également des électrolytes, qui sont des solutions aqueuses contenant des solutés ioniques, pour la transmission de signaux bioélectriques.