Water Closer (l'eau de plus près).

Ô, eau ! Ô, source de toute vie ! Quels mystères cèles-tu encore à notre soif de connaissances ?

Ben pas tant que ça, en fait. C'est quand même l'un des matériaux, sinon le matériau le plus analysé sur Terre depuis que l'être humain s'est demandé qui joue avec l'Interrupteur. Ce qu'on a trouvé est généralement assommant : comment des objets y coulent ? Comment ça coule contre des objets ? Pourquoi du sucre y disparaît-il alors qu'un piano, non ? Que vaut l'électronégativité des atomes la composant, de laquelle découlera la grandeur vectorielle de son moment dipolaire ? Ferait-on avancer l'humanité en y plongeant la tête de Belore pendant une heure ?

Il y a aussi des tas de choses vraiment intéressantes à dire à propos de l'eau.
Aujourd'hui, je vais vous parler des trucs assommants.

Que vaut l'électronégativité des atomes composant l'eau, de laquelle découlera la grandeur vectorielle de son moment dipolaire ?

Pour résoudre ce mystère que chacun a eu l'occasion de formuler un jour, il faut comprendre que la molécule d'eau est extrêmement simple. Elle est composée de trois atomes : un d'oxygène, deux d'hydrogène. Mon article précédent avait pour but de clarifier un peu toute cette histoire de molécules et d'atomes. Lisez-le si ce n'est pas déjà fait, relisez-le si vous n'aviez pas compris, et molestez l'auteur si c'est toujours le cas.

Vous avez un atome d'oxygène ayant 8 électrons, dont six en surface. Quatre sur les six forment spontanément deux paires, les deux autres se font la tronche. Ainsi, l'atome d'oxygène a deux électrons célibataires, qui chercheront à se lier à des électrons d'autres atomes. Et ça tombe bien, puisque chaque atome d'hydrogène a un unique électron ! On se retrouve avec quelque chose dans ce goût :

L'électronégativité est un bien grand mot (69 points en mot compte triple au Scrabble) qui désigne grosso modo la charge (signe et valeur) d'un élément. L'oxygène étant chargé négativement, et l'hydrogène positivement, une molécule d'eau agit un peu comme un aimant :

C'est ce qu'on appelle une molécule polaire, puisqu'elle a un pôle positif et un négatif. Cette caractéristique est primordiale pour expliquer quasiment toutes des propriétés de l'eau, comme son écoulement, sa solvabilité, sa solidification... C'est par exemple la raison pour laquelle on peut pas mettre sa bière au congélateur sans devoir vérifier toutes les cinq minutes qu'elle n'éclate pas.

"Je me liquéfie dès qu'on me met un peu de pression."

En temps normal, un élément liquide est moins dense que sous sa forme solide : quand on exerce une pression sur n'importe quel liquide, ses molécules se rangent de la meilleure façon possible pour devenir compactes et former des cristaux. L'eau, c'est le "burn conventions" des éléments. Sous forme de glace, les molécules d'eau sont tellement espacées qu'un peu de pression détruit ses liaisons hydrogène, et lui rend sa forme liquide. Les sports de glisse utilisent cette propriété spécifique à l'eau pour, justement, glisser : la pression des lames de patins à glace liquéfie l'eau sous nos pieds et permet une perte d'adhérence.

Non, le patinage sur éthanol ce n'est pas cool.

[Erratum :  la pression exercée par notre corps est insuffisante pour expliquer cette liquéfaction, par rapport à la surface des lames en contact avec la glace. La friction entre aussi en compte, ainsi que d'autres paramètres (phase de glace, température, pression de l'air).]

On peut formuler ça autrement :

- l'eau liquide est plus dense que la glace, raison pour laquelle les icebergs flottent ;

- une quantité précise d'eau prend plus de place sous forme solide que liquide, raison pour laquelle notre bière explosera si on la laisse au congélo.

Allez, vous avez été sage, voilà un truc marrant.

Le gerris est un insecte qui vit à la surface de l'eau. Non pas qu'il flotte, puisque s'il était plongé, même à un centimètre sous la surface, il coulerait aussitôt ; mais il arrive à utiliser un système assez ingénieux pour tenir. Ce système est appelé tension superficielle.

 Reprenons le magnifique schéma que j'ai confectionné à propos de la polarité de la molécule d'eau. On a un signe "moins" d'un côté, et deux "plus" de l'autre. La molécule se comporte presque comme un petit aimant, chaque charge positive attirant une négative. Lorsqu'on a plein de molécules entassées, par exemple dans une goutte d'eau, chacune d'elles exerce une attraction sur ses voisines.

Ouf, je n'ai rien perdu de mes talents !

Une molécule au centre de la goutte subira des forces d'attraction de toutes parts, mais ça sera différent pour une molécule en périphérie. Toutes les attractions qu'elle subira seront orientées vers l'intérieur de la goutte. C'est ce qui permet aux gouttes d'eau d'avoir une certaine cohésion et de ne pas s'étaler complètement.

Hop, encore quelques centimètres gagnés sur la longueur de l'article grâce à une jolie image trouvée sur Google.

Bien sûr, cette force est minime à notre échelle. On ne la ressent pas directement, mais on peut en voir les effets. Remplissez un verre d'eau, approchez votre doigt de la surface jusqu'à la toucher, et remontez-le très doucement en positionnant votre regard juste au niveau de la surface, vous verrez une petite colonne se former entre celle-ci et votre doigt. C'est encore plus évident si vous avez deux verres de tailles différentes : remplissez d'eau le plus grand, tenez le second à l'envers et posez tout doucement ses bords sur la surface, puis soulevez-le lentement. Vous verrez carrément le niveau de l'eau baisser !

C'est cette propriété qu'utilise le gerris pour survivre depuis tous ces millénaires sans que l'espèce ne se soit éteinte. Ça, et sa férocité de prétadeur dont la violence n'est plus à prouver. Le gerris est trop lourd pour pouvoir flotter dans l'eau, mais pas assez pour briser cette tension superficielle.