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Pourquoi la glace flotte-t-elle ?

Vous êtes ici : » » Pourquoi la glace flotte-t-elle ? ; écrit le: 7 mars 2012 par Hela modifié le 8 janvier 2015



La glace flotte

Les propriétés exceptionnelles de la glace sont dues à un type particulier de liaison chimique : la liaison hydrogène.

L’eau est une molécule polaire : ses deux hydrogènes portent chacun une légère charge positive, et son oxygène deux légères charges négatives. Les charges positives attirant les charges négatives, chaque hydrogène va interagir électriquement avec l’oxygène d’une molécule d’eau voisine, créant une liaison dite hydrogène. De même, l’oxygène établit deux liaisons avec les hydrogènes de deux autres molécules.

Au total, chaque molécule d’eau est liée à quatre autres molécules du même type, deux par le biais des hydrogènes et deux par le biais de l’oxygène. Dans l’eau liquide, les molécules sont très mobiles et libres de se réorienter. En phase solide, l’établissement des liaisons hydrogène conduit à un ordre figé à grande Distance, sous forme d’une répartition spatiale de type hexagonal. Cette structure

Cristalline laisse apparaître des vides dont les dimensions excèdent celle de la molécule d’eau, si bien que la glace ordinaire ou glace Ih (I en tant que première  variété connue et h comme hexagonal) est l’une des moins denses qui soit.



Lorsque la glace font, il y a rupture d’une partie des liaisons hydrogène .Dés 1933, des études détaillées aux rayons X ont révélé que coexistaient dans l’eau liquide des îlots cristallins, restes de la structure de la glace, et des molécules isolées s’en étant détachées. Celles-ci peuvent s’incruster dans les vides de la structure cristalline, ce qui provoque le tassement de l’eau. Grossièrement, onze litres de glace donnent dix litres d’eau liquide. Cette diminution de volume entraînée par la fonte est tout à fait exceptionnelle car, la plupart du temps, les liquides sont moins compacts que les solides.

Lorsque l’on continue de chauffer, la contraction de l’eau se poursuit de 0 °C à 4 °C. Pour des températures supérieures, la dilatation due à l’agitation thermique l’emporte sur le tassement des molécules consécutif à la rupture des liaisons hydrogène. Si bien que la densité de l’eau commence à décroître à partir de 4 °C. Chauffer de l’eau requiert un très gros apport d’énergie du fait de la rupture des liaisons hydrogène qui ne disparaîtront totalement que lors du passage à l’état gazeux. Il est dix fois plus « économique » de chauffer du cuivre que de l’eau. Et sans les liaisons hydrogène, l’eau gèlerait à -100 °C et bouillirait à -80 °C !

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