L'eau
5.1 Introduction
L'eau est absolument indispensable pour tous les organismes vivants.
La teneur en eau d'une cellule oscille classiquement entre 75 % et
95 %. L'eau est le milieu dans lequel toutes les réactions biochimiques
se déroulent et les propriétés exceptionnelles de cette molécule jouent
un rôle de tout premier plan lors des processus vitaux. Dans ce chapitre-ci, nous allons examiner quelles sont ces propriétés de l'eau qui
rendent cette molécule aussi indispensable à la vie.
5.2 La molécule d'eau
Les propriétés de l'eau sont essentiellement déterminées par la structure
particulière de cette molécule. En examinant le modèle schématisé
dans la marge, on constate que deux atomes d'hydrogène sont unis par
une liaison covalente à un même atome d'oxygène. Ledit atome d'oxygène possède également deux paires électroniques libres, c'est-à-dire
non engagées dans les liaisons avec les atomes d'hydrogène. La molécule est, de ce fait, coudée, l'angle entre les deux atomes d'hydrogène
valant approximativement 105°. C'est précisément cette disposition des
électrons et des atomes d'hydrogène qui explique les propriétés insolites de l'eau.
Les liaisons entre l'atome d'oxygène et les atomes d'hydrogène sont
polaires en raison de la différence d'électronégativité qui existe entre
ces deux types d'atomes. Bref, les atomes d'hydrogène sont polarisés
positivement, alors que l'atome d'oxygène est polarisé négativement.
Dès lors, un atome d'hydrogène positivement polarisé d'une molécule
d'eau peut être attiré par des atomes d'oxygène, négativement polarisés,
d'autres molécules d'eau. Ceci donne lieu, entre les diverses molécules
d'eau, à de solides liaisons de dipôles à dipôles qu'on appelle des liaisons
hydrogène. Ces liaisons retiennent les molécules ensemble tant dans
l'eau à l'étàt de glace que dans l'eau liquide.
5.3 L'e au à l'état de glace
Dans la glace, les molécules d'eau sont maintenues à une certaine
proximité grâce à des liaisons hydrogène s'exerçant entre des molécules
adjacentes. Il en résulte qu'un cristal de glace adopte une structure très
régulière dont on peut observer une petite partie dans le schéma présenté dans la marge. On y voit huit molécules d'eau disposées de manîère
à former une structure enchevêtrée ressemblant à une cage. L' eau à l'état
de glace est constituée d'un tel arrangement de molécules se répétant
des milliards de fois dans toutes les directions.
5
�Les propriétés insolites
de l'eau revêtent une
importance capitale
pour les organismes vivants.
2ôLiaison hydrogène
H /
O
"-. H,/
15 +
15+ ' ' 2150
H / "-. H
15+
15+
Formation d'une liaison
hydrogène entre deux
molécules d'eau.
La structure de la glace.
5.1 Introduction
L'eau est absolument indispensable pour tous les organismes vivants.
La teneur en eau d'une cellule oscille classiquement entre 75 % et
95 %. L'eau est le milieu dans lequel toutes les réactions biochimiques
se déroulent et les propriétés exceptionnelles de cette molécule jouent
un rôle de tout premier plan lors des processus vitaux. Dans ce chapitre-ci, nous allons examiner quelles sont ces propriétés de l'eau qui
rendent cette molécule aussi indispensable à la vie.
5.2 La molécule d'eau
Les propriétés de l'eau sont essentiellement déterminées par la structure
particulière de cette molécule. En examinant le modèle schématisé
dans la marge, on constate que deux atomes d'hydrogène sont unis par
une liaison covalente à un même atome d'oxygène. Ledit atome d'oxygène possède également deux paires électroniques libres, c'est-à-dire
non engagées dans les liaisons avec les atomes d'hydrogène. La molécule est, de ce fait, coudée, l'angle entre les deux atomes d'hydrogène
valant approximativement 105°. C'est précisément cette disposition des
électrons et des atomes d'hydrogène qui explique les propriétés insolites de l'eau.
Les liaisons entre l'atome d'oxygène et les atomes d'hydrogène sont
polaires en raison de la différence d'électronégativité qui existe entre
ces deux types d'atomes. Bref, les atomes d'hydrogène sont polarisés
positivement, alors que l'atome d'oxygène est polarisé négativement.
Dès lors, un atome d'hydrogène positivement polarisé d'une molécule
d'eau peut être attiré par des atomes d'oxygène, négativement polarisés,
d'autres molécules d'eau. Ceci donne lieu, entre les diverses molécules
d'eau, à de solides liaisons de dipôles à dipôles qu'on appelle des liaisons
hydrogène. Ces liaisons retiennent les molécules ensemble tant dans
l'eau à l'étàt de glace que dans l'eau liquide.
5.3 L'e au à l'état de glace
Dans la glace, les molécules d'eau sont maintenues à une certaine
proximité grâce à des liaisons hydrogène s'exerçant entre des molécules
adjacentes. Il en résulte qu'un cristal de glace adopte une structure très
régulière dont on peut observer une petite partie dans le schéma présenté dans la marge. On y voit huit molécules d'eau disposées de manîère
à former une structure enchevêtrée ressemblant à une cage. L' eau à l'état
de glace est constituée d'un tel arrangement de molécules se répétant
des milliards de fois dans toutes les directions.
5
�Les propriétés insolites
de l'eau revêtent une
importance capitale
pour les organismes vivants.
2ôLiaison hydrogène
H /
O
"-. H,/
15 +
15+ ' ' 2150
H / "-. H
15+
15+
Formation d'une liaison
hydrogène entre deux
molécules d'eau.
La structure de la glace.