Pourquoi l'eau et l'huile ne se mélangent-elles pas ?
L’eau et l’huile ne se mélangent pas parce que leurs molécules sont de nature électrique très différente : celles de l’eau sont polaires et s’attirent fortement entre elles, tandis que celles de l’huile ne le sont presque pas. Les molécules d’eau restent donc groupées et repoussent en quelque sorte l’huile, qui se rassemble à part. La différence de densité explique ensuite pourquoi l’huile flotte, mais elle n’est pas la cause de la séparation.
L’eau, une molécule polaire
Une molécule d’eau est formée d’un atome d’oxygène lié à deux atomes d’hydrogène. L’oxygène attire davantage les électrons de ces liaisons : il porte une légère charge négative, et les hydrogènes une légère charge positive. Comme la molécule est coudée, ces charges ne se compensent pas : on dit qu’elle est polaire. Le côté hydrogène d’une molécule est alors attiré par le côté oxygène de ses voisines, formant des liaisons hydrogène. Ces liaisons, sans cesse rompues et reformées, donnent à l’eau liquide une forte cohésion.
L’huile, une molécule peu polaire
Les huiles sont surtout constituées de triglycérides, de grosses molécules dont l’essentiel est formé de longues chaînes d’atomes de carbone et d’hydrogène. Les électrons y sont répartis de façon presque égale : ces chaînes sont très peu polaires et ne peuvent pas former de liaisons hydrogène avec l’eau. Si l’on disperse de l’huile dans l’eau, les molécules d’eau situées autour de chaque gouttelette perdent une partie de leurs liaisons possibles et doivent s’organiser de façon plus contrainte. Le système évolue spontanément vers l’état où cette contrainte est minimale : les gouttelettes se regroupent pour réduire la surface de contact, jusqu’à former deux couches distinctes. C’est ce qu’on appelle l’effet hydrophobe.
D’où la règle empirique des chimistes : « le semblable dissout le semblable ». Les substances polaires se mélangent entre elles, comme l’eau et l’éthanol de l’alcool, qui sont miscibles en toutes proportions ; les substances non polaires aussi, comme l’huile et l’essence de térébenthine.
Et la densité ?
Une fois séparées, les deux phases se rangent selon leur masse volumique. Les huiles alimentaires sont un peu moins denses que l’eau : elles se retrouvent au-dessus. La densité décide donc de l’ordre des couches, pas du fait qu’elles se séparent. D’autres liquides non miscibles avec l’eau, comme certains solvants chlorés, sont plus denses qu’elle et tombent au fond.
Comment les mélanger malgré tout : les émulsions
En agitant vigoureusement, on fragmente l’huile en fines gouttelettes : c’est une émulsion, comme dans une vinaigrette. Mais elle est instable et se sépare au repos. Pour la stabiliser, on utilise des émulsifiants, des molécules amphiphiles qui possèdent une tête attirée par l’eau et une queue attirée par l’huile. Elles se placent à la surface des gouttelettes et les empêchent de se regrouper.
- Dans la mayonnaise, la lécithine du jaune d’œuf joue ce rôle.
- Le savon et les détergents agissent de la même façon : ils entourent les graisses de molécules qui les rendent dispersables dans l’eau de rinçage.
- Le lait est une émulsion naturelle de matière grasse dans l’eau, stabilisée par des protéines.
vous devez être connecter pour déposer un commentaire connecter