WOW !! MUCH LOVE ! SO WORLD PEACE !
Fond bitcoin pour l'amélioration du site: 1memzGeKS7CB3ECNkzSn2qHwxU6NZoJ8o
  Dogecoin (tips/pourboires): DCLoo9Dd4qECqpMLurdgGnaoqbftj16Nvp


Home | Publier un mémoire | Une page au hasard

 > 

Etude Structurale et Dynamique de Solutions de Sucre Confinées

( Télécharger le fichier original )
par Gérald LELONG
Université d'Orléans - Thèse 2007
  

précédent sommaire suivant

Bitcoin is a swarm of cyber hornets serving the goddess of wisdom, feeding on the fire of truth, exponentially growing ever smarter, faster, and stronger behind a wall of encrypted energy

1.3. INTERACTIONS SOLUTE -- EAU

L'eau est omniprésente sur Terre, et sans elle, la vie serait semble-t-il impossible. Il n'est pas difficile de constater que l'eau est partout : (1) elle constitue un milieu de vie pour bons nombres de végétaux et d'animaux à travers les océans, les mers, les rivières,... qui recouvrent 70% du globe terrestre ; (2) elle est également la principale substance constitutive des cellules vivantes. A titre d'exemple, notre sang est composé à 83% d'eau et la teneur en eau de notre corps avoisine les 65% en masse.

L'eau est si familière qu'elle est souvent vue comme un liquide « typique ». En réalité, l'eau n'a rien de typique: déjà en étant la seule substance naturelle à exister sous ses trois états: liquide, solide (la glace) et gaz (la vapeur d'eau). L'eau présente un nombre important de propriétés singulières, dites propriétés anomales, qui sont fortement corrélées à l'existence même de la vie. Certaines de ses propriétés comme sa grande capacité thermique, son importante conductivité thermique et sa présence en grande quantité dans les cellules contribueraient à la régulation thermique et éviteraient les fluctuations locales de température dans les organismes. Parmi les autres propriétés anomales notables12,*, notons que l'eau présente des points de fusion (0°C) et d'ébullition (+100°C) anormalement élevés en comparaison à d'autres solvants comme le benzène ou l'éthanol par exemple (C6H6: TF = 5,5°C, TEb = 80,1°C ; C2H6O: TF = - 114,3°C, TEb = 78,4°C 13), et qu'elle présente, ce qui est tout à fait unique, une forte expansion volumique lors de sa cristallisation (environ 9% à pression atmosphérique14).

Les propriétés physico-chimiques des liquides sont directement liées à leurs propriétés structurales, et plus particulièrement à la capacité plus ou moins importante des molécules à former des liaisons hydrogène entre-elles. La faible dimensionnalité des molécules d'eau et leur grande aptitude à se lier entre elles par l'intermédiaire de très nombreuses liaisons hydrogène sont à l'origine même de ses propriétés singulières.

* Selon les critères utilisés et la définition apportée au terme d'anomalie, le nombre de propriétés anomales de l'eau peut atteindre le chiffre impressionnant de 41.

1.3.1. L'eau et son réseau tétraédrique

La molécule d'eau H2O est une molécule qui possède un important moment dipolaire lié à la présence de liaisons O-H fortement polarisées. Lorsqu'il est lié à un hétéroatome fortement électronégatif comme l'oxygène, l'atome d'hydrogène présente une déficience électronique suffisante pour lui permettre d'accepter partiellement un doublet. En d'autres termes, la polarisation des liaisons O-H fait apparaître une charge négative partielle (-) sur l'atome d'oxygène et une charge positive partielle (+) sur chacun des atomes d'hydrogène. Les moments électriques d'ordre supérieur (quadripolaire, octupolaire, ....) sont non négligeables ce qui explique l'inhomogénéité du champ électrique autour de la molécule. A ces importantes propriétés de polarité s'ajoute le fait que les atomes d'hydrogène avec leur faible rayon atomique peuvent s'approcher étroitement des atomes d'oxygène, ce qui génère des forces d'attraction relativement fortes. C'est ce que l'on appellera un pont hydrogène ou une liaison hydrogène (Figure 4).

Figure 4 : Représentation d'une liaison hydrogène entre deux molécules d'eau.

En phase condensée, chaque molécule d'eau va former deux liaisons hydrogène avec ses propres atomes d'hydrogène, plus deux liaisons hydrogène supplémentaires mettant en jeu cette fois-ci les atomes d'hydrogène des molécules d'eau voisines (Figure 5). Dans le premier cas, l'atome d'oxygène est dit donneur, dans le deuxième il est dit accepteur. Les liaisons hydrogène sont très sensibles aux transferts de charges d'un donneur vers un accepteur dans une séquence qui produit un effet appelé « coopérativité ».15,16 Là où d'autres liquides comme les alcools forment des chaînes de liaisons hydrogène à cause de leur unique groupement hydroxyle, l'eau forme des agrégats tétraédriques, témoignant d'une plus grande coopérativité. Dans la phase solide, l'arrangement tétraédrique des molécules, qui s'étend à longue distance, va constituer la forme cristalline. A température ambiante, l'eau liquide présente une structure fortement organisée, dont l'arrangement « moyen » est très voisin de la structure tétraédrique de la glace hexagonale. L'énergie des liaisons hydrogène est suffisamment faible (E ~ 25kJ/mol de l'ordre de l'agitation thermique) pour que le réseau tridimensionnel soit dynamique c'est-à-dire pour que les liaisons hydrogène se fassent et se défassent en permanence.

Figure 5 : Arrangement tétraédrique des molécules d'eau dans la glace hexagonale.

Comme nous venons de le voir, l'eau présente des particularités structurales tout à fait uniques. Mais l'étude de la structure de l'eau « pure » ne peut-être qu'une étude préliminaire, qui servira de base à la compréhension de systèmes aqueux plus complexes.

précédent sommaire suivant






La Quadrature du Net