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EAU MIRACULEUSE
Les trois quarts du corps humain sont formés d'eau, ceci indique l'importance qu'a ce composé miraculeux pour la vie. Si nous prenons en compte qu'un individu peut perdre en moyenne trois litres d'eau par jour, nous pourrons nous apercevoir de la nécessité de maintenir et réguler ce niveau de liquide indispensable pour notre survie, jusqu'à un point tel que nous pouvons rester environ trois semaines sans rien avaler mais pas plus de neuf à dix jours sans boire.
Mais qu'est ce qui fait que l'eau est quelque chose de si indispensable et nécessaire ? Un autre type de composé ne pourrait-il pas réaliser les mêmes fonctions que l'eau. Nous allons analyser avec calme les propriétés de l'eau et nous nous rendrons compte que c'est une substance un peu particulière.
Il existe une tendance quasi généralisée pour tous les composés chimiques que le point d'ébullition augmente avec le poids moléculaire. L'eau bout à 100ºC, si nous comparons avec une substance qui a aussi un point d'ébullition proche de cette température, comme Cl2O7 (heptoxyde de chlore) dont le poids atomique est de 183, nous devons supposer que le poids atomique de l'eau est autour de ce chiffre. Cependant, ce n'est pas le cas puisque la valeur est de 18, c'est-à-dire dix fois moins que celui attendu. Première surprise.
L'eau est formée de molécules, elles-mêmes sont formées de trois petits atomes, deux d'hydrogène (H) et un d'oxygène. L'oxygène (O) est le premier membre d'une famille d'éléments qui comprend aussi le soufre (S), le sélénium (Se) et le tellure (Te). Chaque atome de ces éléments peut former une molécule avec deux atomes d'hydrogène.
Si on se fit à la progression du point d'ébullition pour chaque composé en fonction de son point moléculaire, nous observons que pour l'eau, le point d'ébullition serait de -73ºC, cependant, l'eau bout à 100º C, se comportant de manière anormale par rapport aux autres composés de l'hydrogène avec la famille de l'oxygène. Nous pouvons remercier cette anomalie, sans laquelle l'eau n'existerait sur notre planète uniquement à l'état vapeur et non comme une substance liquide, rendant très difficile la vie.
Qu'a l'eau de si spécial par rapport aux autres substances ? La réponse est que l'oxygène est un élément très électronégatif comme le fluor et l'azote, c'est-à-dire qu'ils ont une tendance marquée à accaparer les électrons de charge négative. Dans le cas de l'eau, chaque atome d'hydrogène partage un électron avec l'oxygène, mais ce dernier a une tendance très forte à s'emparer des électrons, ceux-ci se trouvent plus près de l'atome d'oxygène que des atomes d'hydrogène, ces derniers ayant une certaine charge positive et l'oxygène une charge négative. Ce type de molécules s'appelle, par conséquent, une moléculaire polaire, puisque qu'elles possèdent des pôles où se concentrent les charges électriques. Le résultat de ces pôles est l'établissement de forces d'attraction et de répulsion entre les molécules d'eau de telle façon que l'oxygène d'une molécule chargé négativement forme des petites liaisons avec les hydrogènes d'autres molécules chargées positivement. Etant donné cette force spéciale entre les molécules, il est nécessaire d'appliquer plus d'énergie pour parvenir à leur séparation et produire l'ébullition, pour laquelle, au lieu de bouillir à quelques -73º C, l'eau bout à 100º C, rendant possible la vie sur Terre grâce à cette curieuse liaison appelée « liaison hydrogène ».
A cause de cette liaison, si nous voulons augmenter d'un degré la température de l'eau, nous devons apporter une quantité de chaleur assez élevée pour pouvoir séparer ces forces, de telle façon que quand ces petites liaisons se reforment, elles dégagent cette chaleur additionnelle. Par conséquent, on dit que l'eau a une grande capacité calorifique. Dû à cela, la température des cellules des êtres vivants se modifie très peu face à une réponse métabolique de l'organisme. De même, la température de la mer et des rivières varie très peu en fonction des changements climatiques, permettant la vie des organismes aquatiques.
De plus, la mer agit comme un régulateur thermique, absorbant la chaleur du soleil en été ou dégageant de la chaleur en hiver. Pour le vérifier, il n'y a qu'à comparer les températures des régions proches de la mer à celles de régions plus éloignées.
De façon analogique, la quantité de chaleur absorbée pour qu'un glaçon fonde ou pour bouillir l'eau est très supérieure à celle attendue puisqu'il est nécessaire de rompre ces liaisons entre molécules. Naturellement, il se dégage cette quantité quand nous congelons de l'eau ou condensons la vapeur d'eau. Ceci est important dans les processus de respiration et de transpiration des êtres vivants, quand nous transpirons et que cette transpiration s'évapore, absorbant la chaleur et rafraîchissant la peau. On dit que l'eau est un grand climatiseur de l'air.
Une autre propriété très importante de l'eau est son pouvoir de dissolution. Ceci est dû à la forme polaire de la molécule qui permet à une molécule ionique de dissocier de telle façon que ces ions se déplacent librement. Ceci arrive aussi pour d'autres composés polaires qui ont des concentrations en charge séparées, pouvant aussi se dissoudre dans l'eau. En revanche, les molécules non polaires comme les hydrocarbures, les graisses… ne peuvent être dissoutes. La conséquence de tout cela est aussi très importante pour la vie.
Les substances les plus importantes du corps humain son les molécules polaires, ce qui leur permet de se dissoudre dans l'eau. En plus de cela, des gradients ioniques s'établissent dans la cellule en fonction de la concentration en certains sels dans l'eau. Ceci est la base de nombreux processus biologiques. Grâce à l'eau et à son pouvoir dissolvant, des substances peuvent être transportées dans l'organisme ou les déchets éliminés.
Mais si ces propriétés étranges et anormales étaient peu de choses, nous n'avons pas encore commenté le comportement étrange de la densité de l'eau. En règle générale, lorsque nous descendons la température d'une substance, nous réduisons l'énergie vibratoire de ses molécules, les rendant plus lourdes et par conséquent augmentant la densité. Cependant , ce constat général d'augmentation de la densité lorsque la température diminue ne paraît pas s'appliquer avec l'eau. A 100 degrés, l'eau liquide atteint sa densité minimale (0,958 g/cm3), en baissant la température, sa densité augmente, se comportant comme toutes les autres substances connues dans la nature. Cependant , à 4ºC, la densité atteint une valeur de 1,000 g/cm3 et si on poursuit la diminution, l'eau commence à se dilater, contrairement à ce que l'on attend, diminuant sa densité jusqu'à 0,999 g/cm3 à 0ºC. Ce phénomène étrange ne finit pas ici, puisque si nous continuons de refroidir l'eau jusqu'à la congeler, la densité diminuera brusquement jusqu'à une valeur de 0,92 g/cm3 à 0ºC. Ce phénomène curieux est vital pour la vie sur notre planète et mérite d'être analysé avec attention, mais ce sera un autre chapitre.
