Les molécules d'eau liquide sont intrinsèquement asymétriques
Nouvelles connaissances sur les liens entre les molécules d'eau
Les icebergs flottent sur l'eau parce que l'eau liquide sous-jacente a une densité supérieure à celle de l'iceberg. L'eau liquide elle-même a sa densité la plus élevée à 4°C. Il s'agit d'une des anomalies de l'eau, c'est-à-dire des propriétés des liquides qui sont rarement observées pour d'autres liquides.
L'origine de ces anomalies fait depuis longtemps l'objet de recherches scientifiques. Des chercheurs de l'Institut Max Planck pour la recherche sur les polymères ont maintenant découvert une autre pièce du puzzle pour expliquer le comportement particulier de l'eau.
Bon nombre des propriétés anormales de l'eau peuvent être attribuées aux interactions spéciales entre les molécules d'eau individuelles, appelées liaisons hydrogène. Chaque molécule d'eau peut donner deux de ces liaisons - une par atome d'hydrogène - et en accepter deux d'autres molécules voisines. Contrairement à la glace, ces liaisons sont rompues et reformées en moyenne mille milliards de fois par seconde dans l'eau liquide, ce qui permet aux molécules d'eau de se rapprocher les unes des autres et de se déplacer très rapidement. En raison du mouvement rapide des molécules d'eau dans le liquide, on pourrait supposer que la force des liaisons individuelles avec ses voisins est purement aléatoire.
Cependant, l'équipe dirigée par Johannes Hunger a découvert que les distances entre les liaisons hydrogène ne sont pas simplement aléatoires, mais que deux liaisons d'une molécule ont des forces différentes : si une liaison est très forte - c'est-à-dire que la première molécule d'eau voisine est très proche - la deuxième liaison hydrogène est faible - c'est-à-dire que la deuxième molécule d'eau voisine est plus éloignée.
Ces distances de liaison alternées conduisent à la structuration du liquide nominalement désordonné : si vous vous déplacez d'une molécule d'eau à la suivante et à celle d'après, il y a toujours une molécule voisine fortement liée. Par conséquent, des structures telles que des anneaux ou des chaînes de molécules d'eau peuvent se former dans le liquide. La structure de l'eau liquide n'est donc pas un simple arrangement aléatoire de molécules d'eau individuelles, mais suit certaines règles.
Pour obtenir ces résultats, les scientifiques ont dilué l'eau avec un solvant afin de pouvoir examiner des molécules d'eau isolées. Ils ont fait vibrer des atomes individuels des molécules d'eau à l'aide de lasers et ont étudié la manière dont les vibrations s'influencent mutuellement. Ils ont ainsi pu mesurer simultanément la force des liaisons hydrogène individuelles et la force de la liaison voisine.
L'étude, qui vient d'être publiée dans la revue "Nature Communications", contribue à une compréhension globale des anomalies de l'eau au niveau moléculaire.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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