2. L'eau Flashcards
Faits majeurs sur l’eau
- Composant chimique le plus abondant sur la surface de la Terre (vie est apparue dans l’eau)
- 60% à 90% de la masse d’une cellule
Propriétés physiques et chimiques de l’eau (6)
- Polarité et formation de liens hydrogène
- Propriétés thermiques exceptionnelles
- Densité plus faible sous forme de glace p/r à liquide
- Constante diélectrique élevée
- Solvant presque universel
- Faiblement nucléophile
Polarité de l’eau
Molécule polaire due à la distribution inégale des électrons à l’intérieur de liens covalents O-H (forme presque tétraédrique)
- 4 charges partielles = dipôles
- L’eau peut former 4 liens hydrogène = expliquent les propriétés thermiques exceptionnelles et densité plus faible de la glace
Liaisons covalentes
- Mise en commun d’une paire d’électrons
- Simples, doubles ou triples
- Maintiennent atomes à l’intérieur d’une molécule
- Liaisons fortes (varient selon grosseur des atomes, plus il est petit plus la liaison est forte)
Électronégativité
Forte tendance d’un atome à attirer les électrons impliqués dans un lien covalent.
Dans le tableau, augmente de bas en haut et de gauche à droite…
Polarité explication
Un lien covalent est polaire si les atomes impliqués ont une grande différence d’électronégativité.
Un atome plus électronégatif attire plus fortement un autre, ce qui crée une distribution inégale de la charge à l’intérieur des liens covalents et la formation d’une charge partielle sur chaque atome. = liens polaires
Dépend de:
1. Polarité des liens covalents
2. Géométrie
(Si les charges s’annulent il n’y aura pas formation d’un dipôle) **Un lien polaire ne veut pas dire automatiquement que la molécule est polaire.
Charge nette définition
Nombres inégaux d’électrons et de protons pour un atome
Interactions non covalentes (4) (interactions faibles)
- Liaisons hydrogène
- Liaisons ioniques
- Forces de Van der Waals
- Interactions hydrophobes
Liaisons hydrogène
Entre 2 groupements polaires, partage partiel d’un H entre 2 atomes électronégatifs, interaction dipôle-dipôle (de charges opposées). 3 atomes sont impliqués (l’atome formant un lien covalent avec l’hydrogène est appelé donneur alors que l’autre faisant partie du lien est l’accepteur)
Bcp moins fortes que liaisons covalentes
DIRECTIONNELS (attraction entre les charges partielles est plus grande lorsque les atomes impliqués forment une ligne droite) donc force varie selon géométrie
**Lorsque l’eau est solvant, les liens H se formeront préférentiellement avec les molécules d’eau à cause de la concentration élevée de l’eau. L’eau a la capacité inégalée à former des liens hydrogène.
Liaisons ioniques/pont salin/interaction charge-charge
Liaison résultant de l’attraction entre 2 groupements fonctionnels de charges nettes opposées. (Force dépend du solvant)
Interactions faibles lorsque l’eau est le solvant : l’eau diminue la force des liaisons ioniques à cause de sa constante diélectrique élevée
Forces de Van der Waals
Dipôle transitoire et dipôle induit (déclenchés par oscillement des atomes au dessus du zéro absolu)
Interactions entre des atomes ou des molécules qui sont très proches (à la fois répulsives et attractives)
En fonction de la distance entre 2 atomes…
Contact de Van der Walls = distance ou l’attraction entre 2 atomes est maximale (quand 2 atomes sont séparés par la somme de leur rayon)
(Rapprochement donne énergie négative favorable)
Interactions hydrophobes
Composé non polaire mélangé à l’eau : réorganisation du réseau de molécules d’eau autour de la substance = formation de clathrate (cage).
Agrégation des molécules hydrophobes dans l’eau : peu d’interactions entre les molécules, processus d’exclusion!!! Moins de molécules d’eau pour la formation du clathrate (lorsqu’il y a plusieurs molécules hydrophobes)
BUT : diminuer surface de contact et minimiser la diminution de l’entropie
Importance interactions non covalentes (4)
- Structure unique d’une macromolécule (principalement maintenue par les interactions chimiques faibles)
- Complémentarité structurale (base de la reconnaissance moléculaire - clé/serrure)
- Forces faibles = se forment et se brisent constamment, permettent de brefs contacts
- Point positif = souplesse pour réactions comme libération rapide des enzymes ou récepteurs
- Point négatif = dénaturation (perte structure des biomolécules) - sensibilité des interactions faibles aux conditions extrêmes explique pourquoi vie s’est développée dans des conditions favorables
Propriétés thermiques de l’eau
-Température de fusion élevée
-Température d’ébullition élevée
-Chaleur spécifique élevée (capacité thermique = qté d’énergie requise pour augmenter de 1 degré la température d’un gramme d’une substance)
-Chaleur de vaporisation élevée (chaleur requise pour transformer l’eau en vapeur)
LES LIENS H EXPLIQUENT CES PROPRIÉTÉS! (Force de 20 kJ/mole dans l’eau liquide) Il faut bcp d’énergie pour briser les liens.
Stabilité thermique causée par cohésion interne et liens H = permet de minimiser influence des variations de température dans cellules et explique efficacité transpiration pour diminuer temp corporelle (mince couche d’eau sur peau absorbera une bonne partie de chaleur avant de s’évaporer)
Densité de la glace
Eau liquide = réseau fluide 3,4 liens H/molécule, molécules se rapprochent parfois, plus dense
Glace = structure régulière 4 liens H/molécule, grande quantité d’espace vide entre les molécules donc moins dense
Le fait que la glace flotte a eu un impact important sur développement de la vie et vie aquatique en climat froid (glace du dessus coulerait dans le fond et ferait que la quantité de liquide deviendrait négligeable)
