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L’eau est une molécule polaire et agit également comme un solvant polaire. Lorsqu’une espèce chimique est dite « polaire », cela signifie que les charges électriques positives et négatives sont inégalement réparties. La charge positive provient du noyau atomique, tandis que les électrons fournissent la charge négative. C’est le mouvement des électrons qui détermine la polarité. Voici comment cela fonctionne pour l’eau.
Polarité d’une molécule d’eau
L’eau (H2O) est polaire en raison de la forme courbée de la molécule. Cette forme signifie que la plus grande partie de la charge négative de l’oxygène se trouve du côté de la molécule et que la charge positive des atomes d’hydrogène se trouve de l’autre côté de la molécule. C’est un exemple de liaison chimique covalente polaire. Lorsque des solutés sont ajoutés à l’eau, ils peuvent être affectés par la répartition des charges.
La raison pour laquelle la forme de la molécule n’est pas linéaire et non polaire (par exemple, comme le CO2) est due à la différence d’électronégativité entre l’hydrogène et l’oxygène. La valeur de l’électronégativité de l’hydrogène est de 2,1, tandis que celle de l’oxygène est de 3,5. Plus la différence entre les valeurs d’électronégativité est faible, plus les atomes sont susceptibles de former une liaison covalente. Une grande différence entre les valeurs d’électronégativité est observée avec les liaisons ioniques. L’hydrogène et l’oxygène agissent tous deux comme des non-métaux dans des conditions ordinaires, mais l’oxygène est beaucoup plus électronégatif que l’hydrogène, de sorte que les deux atomes forment une liaison chimique covalente, mais elle est polaire.
L’atome d’oxygène hautement électronégatif attire des électrons ou une charge négative vers lui, ce qui rend la région autour de l’oxygène plus négative que les zones autour des deux atomes d’hydrogène. Les parties électriquement positives de la molécule (les atomes d’hydrogène) sont fléchies à l’écart des deux orbites remplies d’oxygène. En principe, les deux atomes d’hydrogène sont attirés du même côté de l’atome d’oxygène, mais ils sont aussi éloignés l’un de l’autre qu’ils peuvent l’être car les atomes d’hydrogène portent tous deux une charge positive. La conformation courbée est un équilibre entre l’attraction et la répulsion.
Rappelez-vous que même si la liaison covalente entre chaque hydrogène et oxygène de l’eau est polaire, une molécule d’eau est une molécule électriquement neutre dans son ensemble. Chaque molécule d’eau possède 10 protons et 10 électrons, pour une charge nette de 0.
Pourquoi l’eau est un solvant polaire
La forme de chaque molécule d’eau influence la façon dont elle interagit avec d’autres molécules d’eau et avec d’autres substances. L’eau agit comme un solvant polaire car elle peut être attirée par la charge électrique positive ou négative d’un soluté. La légère charge négative proche de l’atome d’oxygène attire les atomes d’hydrogène proches de l’eau ou les régions chargées positivement d’autres molécules. Le côté hydrogène légèrement positif de chaque molécule d’eau attire les autres atomes d’oxygène et les régions chargées négativement d’autres molécules. La liaison hydrogène entre l’hydrogène d’une molécule d’eau et l’oxygène d’une autre molécule maintient l’eau ensemble et lui donne des propriétés intéressantes, mais les liaisons hydrogène ne sont pas aussi fortes que les liaisons covalentes. Alors que les molécules d’eau sont attirées les unes vers les autres par la liaison hydrogène, environ 20% d’entre elles sont libres à tout moment d’interagir avec d’autres espèces chimiques. Cette interaction est appelée hydratation ou dissolution.
