Notions sur la structure de l’eau liquide
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Figure 11.1 Fonction de distribution radiale
dans l’eau liquide. Ordonnées : g(R); abscisses : distances à un oxygène particulier,
comptées en diamètre de Van der Waals de la
molécule d’eau.
I
R
I
I
I
1
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3
l’eau liquide un deuxième atome d’oxygène à la distance R voisine du diamètre
de Van der Waals de la molécule d’eau, 282 pm, et une probabilité plus faible d’en
trouver un troisième à la distance I,6 R. Puis la fonction s’amortit rapidement, ce
qui indique que l’atome d’oxygène i considéré ne conditionne plus l’ordre à grande distance. Les deux pics observés témoigneraient de la persistance dans l’eau
liquide d’associations selon le modèle 11.10 avec la configuration tétrahédrale. En
intégrant la fonction de distribution de O à r, on calcule le nombre n(r) de voisins
immédiats, selon la relation (11.4), où p désigne la densité. On trouve qu’un
atome d’oxygène est entouré par 4,4 atomes d’oxygène voisins immédiats. I1 y a
donc un certain degré d’organisation.
(11.4)
I1 y a certainement les modes d’association les plus variés dans l’eau liquide,
mais on pense qu’il y a, en particulier, des cavités plus grandes que dans la glace.
Lorsque l’on refroidit les solutions aqueuses de gaz inertes ou d’hydrocarbures
(évidemment très diluées !), il se dépose ce que l’on appelle un clathrate : dans
cet édifice, le soluté, si ses dimensions le permettent, est emprisonné dans un
dodécahkdre régulier constitué par des molécules d’eau. On pense que ce type de
cage et d’autres plus grandes préexistent dans l’eau pure. Naturellement, elles se
disloquent et se reforment constamment, puisque la durée de vie d’une liaison
hydrogène dans l’eau est de l’ordre de
seconde. Le volume total, eau plus
futur soluté, diminue lors de la dissolution, ce qu’on interprète en supposant que
le soluté occupe simplement des volumes primitivement vides. Les grandeurs
thermodynamiques associées au transfert d’une molécule de méthane, par
exemple, d’un solvant organique à l’eau s’accordent avec cette interprétation.
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Figure 11.1 Fonction de distribution radiale
dans l’eau liquide. Ordonnées : g(R); abscisses : distances à un oxygène particulier,
comptées en diamètre de Van der Waals de la
molécule d’eau.
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l’eau liquide un deuxième atome d’oxygène à la distance R voisine du diamètre
de Van der Waals de la molécule d’eau, 282 pm, et une probabilité plus faible d’en
trouver un troisième à la distance I,6 R. Puis la fonction s’amortit rapidement, ce
qui indique que l’atome d’oxygène i considéré ne conditionne plus l’ordre à grande distance. Les deux pics observés témoigneraient de la persistance dans l’eau
liquide d’associations selon le modèle 11.10 avec la configuration tétrahédrale. En
intégrant la fonction de distribution de O à r, on calcule le nombre n(r) de voisins
immédiats, selon la relation (11.4), où p désigne la densité. On trouve qu’un
atome d’oxygène est entouré par 4,4 atomes d’oxygène voisins immédiats. I1 y a
donc un certain degré d’organisation.
(11.4)
I1 y a certainement les modes d’association les plus variés dans l’eau liquide,
mais on pense qu’il y a, en particulier, des cavités plus grandes que dans la glace.
Lorsque l’on refroidit les solutions aqueuses de gaz inertes ou d’hydrocarbures
(évidemment très diluées !), il se dépose ce que l’on appelle un clathrate : dans
cet édifice, le soluté, si ses dimensions le permettent, est emprisonné dans un
dodécahkdre régulier constitué par des molécules d’eau. On pense que ce type de
cage et d’autres plus grandes préexistent dans l’eau pure. Naturellement, elles se
disloquent et se reforment constamment, puisque la durée de vie d’une liaison
hydrogène dans l’eau est de l’ordre de
seconde. Le volume total, eau plus
futur soluté, diminue lors de la dissolution, ce qu’on interprète en supposant que
le soluté occupe simplement des volumes primitivement vides. Les grandeurs
thermodynamiques associées au transfert d’une molécule de méthane, par
exemple, d’un solvant organique à l’eau s’accordent avec cette interprétation.