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Les propriétés singulières de l’eau sont déterminantes pour une large partie de nos conditions de vie (climat, nourriture, végétation, etc.). Ces propriétés uniques sont dues à la formation entre les molécules de liaisons chimiques de très courte durée de vie – les liaisons hydrogène.
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Propriétés de l’eau1. L’eau et les liaisons hydrogène
José TEIXEIRA est directeur de recherches CNRS au laboratoire Léon Brillorun de Saclay.
Sites internet sur l’eau
www.cnrs.fr/cw/dossiers/doseau/
L’eau est certainement la substance qui nous est le plus familière. La Terre est une « planète bleue » qui, vue de l’espace, apparaît couverte par les océans et par les nuages. Même la Biosphère, dont nous faisons partie, contient principalement de l’eau, puisqu’elle représente 70 % de la masse totale des organismes vivants. D’ailleurs, une des idées les plus universellement acceptées est que la vie ne peut exister que là où l’eau est présente. Enfin, plus la compréhension du vivant se fait à l’échelle moléculaire et plus le rôle, ou plutôt les rôles, des molécules d’eau apparaissent essentiels.
L’eau existe naturellement sur Terre dans ses trois formes principales, solide, liquide et gazeuse. C’est d’ailleurs la seule substance existant naturellement, c’est-à-dire aux conditions thermodynamiques ambiantes, dans les trois états et c’est l’objet central d’étude de disciplines aussi diverses que la météorologie, l’hydrodynamique, la chimie, la biologie, la géologie et, bien sûr, la physique fondamentale. On pourrait alors s’attendre à qu’elle soit parfaitement connue, que son comportement dans les diverses situations où elle peut se trouver soit complètement prévisible, bref qu’il ne reste plus de zones d’ombre dans sa compréhension. Cela d’autant plus que la formule chimique est particulièrement simple : H2O. Or, en réalité, beaucoup de problèmes restent tout à fait ouverts à la recherche et il y a même des situations paradoxales (dont nous parlerons) qui n’ont jamais trouvé de solution, malgré des études très nombreuses depuis des années ! Il reste même une marge pour la spéculation qui n’échappe pas à des recherches plus marginales et pas forcément inintéressantes.
Dans le classement des liquides que l’on fait d’ordinaire, l’eau n’est pas un « liquide simple ». Les liquides les plus simples sont ceux qui, en première approximation, se comportent un peu...
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