Propriétés de l'eau

L'eau est une substance chimique essentielle à la vie telle que nous la connaissons. C'est l'une des molécules les plus courantes et les plus abondantes sur Terre, et elle se trouve sous différentes formes, notamment liquide, solide (glace) et gazeuse (vapeur d'eau).

Bien que ces trois états soient traditionnellement considérés, un nouvel état de l'eau, l'état de tunnel, a récemment été découvert. Cette découverte a été faite par un groupe de recherche scientifique du laboratoire national Oak Ridge du ministère de l'énergie aux États-Unis[1]. Ce nouvel état est défini comme suit :

"Les atomes d'oxygène et d'hydrogène de la molécule d'eau se délocalisent et commencent à être présents simultanément dans leurs six positions symétriques"

Cela défie les lois de la physique traditionnelle et obéit à celles de la physique quantique. Cette propriété a été observée dans de très petits espaces, tels que ceux équivalant à un dix-milliardième de mètre, et expliquerait, par exemple, le comportement de l'eau dans les parois cellulaires. C'est sans doute l'une des curiosités scientifiques les plus inédites et les plus surprenantes concernant l'eau.

Quelle est la quantité d'eau sur terre ?

La quantité nette d'eau sur Terre n'a pas changé au cours des derniers milliers d'années, et cela est principalement dû au cycle hydrologique ou cycle de l'eau. On estime ainsi que l'eau peut rester 9 à 10 jours dans l'atmosphère sous forme de vapeur d'eau, 15 à 32 jours dans les rivières, 17 ans dans les lacs, 300 ans dans les nappes phréatiques, 3 000 ans dans les océans et 8 000 à 16 000 ans aux pôles et dans les glaciers.

En outre, on estime qu'il y a plus de 500 millions de kilomètre cube d'eau sur la planète. Sur ces 100 %, seuls 3 % sont de l'eau douce et les 97 % restants sont de l'eau salée. Sur la quantité totale d'eau douce, 69 % sont gelés, tandis que le reste est réparti entre les rivières, les lacs, les zones humides et les eaux souterraines. Aussi, 90 % de l'eau douce est gelée en Antarctique. Cependant, la quantité totale d'eau douce sur la planète n'est que de 0,007 % et, en raison de l'action de l'homme et de la pollution, elle ne cesse de diminuer.

Nous vous présentons 10 propriétés de l'eau :

1. Polarité : l'eau est une molécule polaire, ce qui signifie qu'elle a une répartition inégale des charges électriques. L'oxygène dans la molécule d'eau est plus électronégatif que l'hydrogène, ce qui crée une charge négative partielle près de l'oxygène et une charge positive partielle près de l'hydrogène. Cela confère à l'eau la capacité d'interagir avec d'autres molécules polaires et ioniques.
2. Cohésion : l'eau a une forte cohésion, ce qui signifie que les molécules d'eau sont fortement attirées les unes vers les autres. Cela permet à l'eau de former des gouttes et de créer une surface tendue à la surface de l'eau.
3. Adhérence : l'eau a également une forte adhérence, ce qui signifie qu'elle adhère à d'autres surfaces. Cette propriété permet à l'eau de monter dans les plantes à travers les vaisseaux conducteurs, un phénomène connu sous le nom de capillarité.
4. Tension superficielle : en raison de sa cohésion, l'eau a une tension superficielle élevée, ce qui lui permet de former une fine pellicule à la surface de l'eau. Cette tension superficielle est responsable de nombreux phénomènes, tels que la formation de gouttes d'eau et la marche sur l'eau par certains petits organismes.
5. Haute chaleur spécifique : l'eau a une capacité thermique élevée, ce qui signifie qu'elle peut absorber et libérer de grandes quantités de chaleur avant que sa température ne change significativement. Cela rend l'eau très efficace pour réguler la température, ce qui est crucial pour la stabilité des écosystèmes et le maintien des températures corporelles chez les êtres vivants.
6. Haute chaleur de vaporisation : l'eau a une chaleur de vaporisation élevée, ce qui signifie qu'elle nécessite beaucoup de chaleur pour passer de l'état liquide à l'état gazeux. Cela est à la base de la régulation de la température corporelle par la transpiration.
7. Solvant universel : L'eau est souvent appelée "le solvant universel" car elle a la capacité de dissoudre de nombreuses substances, en particulier d'autres substances polaires ou ioniques. Cela la rend essentielle pour les processus biologiques, chimiques et géologiques.
8. Expansion lors de la solidification : Contrairement à la plupart des substances qui se contractent lorsqu'elles passent de l'état liquide à l'état solide, l'eau se dilate. Cette propriété est essentielle pour la flottabilité des glaçons sur l'eau liquide.
9. Capacité à former des liaisons hydrogène : Les molécules d'eau sont capables de former des liaisons hydrogène entre elles. Ces liaisons sont essentielles pour de nombreuses propriétés de l'eau, notamment sa cohésion, son adhérence et sa capacité à dissoudre d'autres substances.
10. Transparence : L'eau est transparente dans une large gamme de longueurs d'onde, ce qui la rend idéale pour permettre la photosynthèse dans les plantes aquatiques et pour fournir un milieu de vie aux organismes aquatiques

La formule chimique de l'eau est H2O. Cela signifie qu'une molécule d'eau est composée de deux atomes d'hydrogène (H) liés à un atome d'oxygène (O).

Composition de l'eau

• Deux atomes d'hydrogène (H) : les atomes d'hydrogène sont les éléments les plus légers et les plus abondants dans l'univers. Ils ont un électron unique dans leur couche externe.
• Un atome d'oxygène (O) : l'oxygène est un élément essentiel à la respiration et est l'un des éléments les plus abondants sur Terre. Il possède six électrons dans sa couche externe.

Liaison chimique

Les deux atomes d'hydrogène et l'atome d'oxygène forment des liaisons covalentes pour créer une molécule d'eau. Dans une liaison covalente, les électrons sont partagés entre les atomes pour stabiliser la structure. Dans le cas de l'eau, chaque atome d'hydrogène partage un électron avec l'oxygène, formant ainsi une liaison covalente.

L'eau bout à 100 degrés Celsius (212 degrés Fahrenheit) à la pression atmosphérique standard, qui est d'environ 1 atmosphère (101,3 kilopascals). Cela signifie que l'eau se transforme de l'état liquide en vapeur d'eau à cette température sous la pression atmosphérique normale.

Cependant, il est important de noter que le point d'ébullition de l'eau peut varier en fonction de la pression ambiante. À des altitudes plus élevées, où la pression atmosphérique est plus basse, l'eau bout à une température plus basse. Par exemple, à haute altitude, comme dans les montagnes, l'eau bout à une température inférieure à 100 degrés Celsius en raison de la pression atmosphérique réduite. La relation entre la pression et le point d'ébullition de l'eau est décrite par la loi de Dalton sur les pressions partielles.

Les "pouvoirs" de l'eau, dans un sens plus symbolique ou métaphorique, peuvent se référer à plusieurs aspects qui dépassent les caractéristiques physiques et chimiques de l'eau. L'eau a une signification culturelle, spirituelle et symbolique importante dans de nombreuses sociétés à travers le monde. Voici quelques-unes des façons dont l'eau peut être perçue comme ayant un "pouvoir" au-delà de ses propriétés physiques :

• Source de vie : l'eau est souvent considérée comme la source de la vie. Elle est essentielle à la survie de tous les êtres vivants sur Terre, et de nombreuses civilisations la vénèrent en tant qu'élément vital. Dans le cas de l'homme, environ 75 % du cerveau, 25 % des os et 83 % du sang sont constitués d'eau. En outre, une personne peut vivre sans nourriture pendant un mois ou plus, mais sans eau, elle ne pourrait pas survivre plus d'une semaine.
• Purification : l'eau est souvent associée à la purification, que ce soit physiquement (par exemple, le nettoyage du corps) ou spirituellement (dans des rituels religieux ou des cérémonies de purification).
• Symbole de renouveau : l'eau est également considérée comme un symbole de renouveau et de régénération. Les cycles de l'eau, tels que l'évaporation, la condensation et la pluie, sont associés à la renaissance de la nature.
• Symbole de fluidité : l'eau est fluide et s'adapte à son environnement. Elle est souvent utilisée comme métaphore pour la flexibilité, l'adaptabilité et le changement.
• Calme et apaisement : les sons de l'eau, tels que le bruit des vagues ou le murmure d'une rivière, sont souvent considérés comme apaisants et relaxants. L'eau est associée à la tranquillité et à la paix.
• Émotion et intuition : l'eau est liée aux émotions et à l'intuition dans de nombreuses traditions. On dit parfois que l'eau représente le subconscient et la sensibilité émotionnelle.
• Symbole de communication : l'eau est également vue comme un symbole de communication, car elle facilite les voyages et le commerce. Les voies navigables ont longtemps été des moyens de transport et de commerce essentiels.

Ces connotations symboliques de l'eau varient en fonction des cultures et des croyances, mais elles montrent à quel point l'eau est profondément enracinée dans l'histoire, la spiritualité et la psyché humaine.

Une autre curiosité scientifique sur l'eau que vous ignorez peut-être est que l'eau est une ressource renouvelable mais limitée, et que nous en avons besoin pour vivre et pour nos activités économiques. Malheureusement, l'eau n'est pas répartie de manière égale sur la planète et, dans de nombreux cas, les régions les plus pauvres sont également les plus touchées par la pénurie d'eau et la mauvaise qualité de l'eau. Plus de 1,1 milliard de personnes dans le monde n'ont pas accès à l'eau potable, tandis que des millions d'autres doivent marcher 10 km par jour pour l'obtenir.

En ce qui concerne la qualité de l'eau, on estime que plus de 80 % des eaux usées produites sont rejetées dans les écosystèmes aquatiques sans aucun traitement. Mais le problème va plus loin : environ 1,800 milliard de personnes doivent utiliser des sources d'eau contaminées, ce qui met leur santé en danger en raison de la possibilité de contracter des maladies telles que le choléra, la dysenterie, la typhoïde ou la poliomyélite. Ce manque de qualité de l'eau est à l'origine d'environ 842 000 décès par an.

Bien que la qualité de l'eau puisse être rétablie dans de nombreux cas, cela n'est pas fait parce que c'est moins cher. Par exemple, les eaux usées pourraient être utilisées pour récupérer des nutriments et d'autres matières.

Dans cet autre article de ProjetEcolo, nous vous expliquons Comment préserver l'eau - 15 gestes pour économiser l’eau.

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