Le Monde et Nous

Partir à la découverte du monde qui nous entoure, comprendre quelques phénomènes de la nature, observer, se tenir informés des découvertes scientiques ...

23 juillet 2007

Qui se ressemblent, s'assemblent !

Bonjour tout le monde,

Je continue aujourd'hui sur ma lancée du monde de l'eau en vous parlant de son très grand pouvoir de dissolution...

cascade

Cascade de Jonathan's Run (source)

Tout d'abord, quelques définitions.

La solubilité dans l'eau, est la capacité que possède une substance (qu'on appelle soluté) de se dissoudre (ne pas dire " fondre") dans le solvant (ici l'eau). Une fois la substance dissoute, on ne la voit plus...

Dans la plupart des liquides, il existe une quantité limitée de soluté pouvant être dissout. Quand on atteint cette quantité, on dit qu'on atteint la "saturation"...Au delà de la saturation, le soluté ne se dissout plus, la solution est sur-saturée.

L'eau a un pouvoir de dissolution très grand pour de nombreux solutés.

La solubilité du sucre par exemple est de 2 kg/l à 20 °C, et de 4 kg/l à 80 °C.

A 20 °C, on peut donc dissoudre 2 kg dans 1 l d'eau. Le moindre grain de sucre supplémentaire restera visible en phase solide.

eautransp

La transparence de l'eau qui pourtant contient énormément de minéraux dissous. (Source)

Le sucre n'est qu'un exemple mais l'eau permet de dissoudre énormément de composés : des substances ioniques (sel de cuisine par exemple), des substances moléculaires (sucre, les alcools...), des gaz (ammoniac, l'oxygène, CO2)...

Quelques explications :

Pourquoi est-ce si facile pour l'eau ? Et bien, rappelez vous dans un précédent article (clic clic), j'évoquais la "petite" molécule d'eau et sa "polarité" (délocalisation des charges + d'un côté et charge - de l'autre). Ce qui veut dire que chaque molécule d'eau se comporte comme un petit aimant !

Qui se ressemblent, s'assemblent...toutes les substances qui comme l'eau, sont polaires  vont bien s'entendre avec les molécules d'eau... Les côtés négatifs de l'eau attirent les régions positivement chargées du soluté, et vice versa pour les charges positives. L'ammoniac (NH3, gaz) par exemple est très polaire, il y a donc apparition de liaisons hydrogène qui permettent de fixer une grande quantité de NH3 aux molécules d'eau.

De la même façon, tous les sels (composés ioniques donc chargés) sont très solubles dans l'eau qui comme un aimant attire les charges. Lorsqu'un grain de sel pénètre dans l’eau, il est entouré de nombreuses molécules d'eau. La relative petite taille de ces molécules d’eau fait que plusieurs d'entre elles entourent la molécule de soluté. Il semble disparaître...

Lorsqu'on dépasse la saturation, il n'y a plus assez de molécules d'eau pour entourer le soluté...on a atteint la limite de solubilité. Les molécules de soluté sont proches les unes des autres, et sont en assez grand nombre pour être visibles.

Pourquoi une grande solubilité vis à vis des sucres et des alcools ? car même s'il s'agit de molécules de plus grande taille (comparé à l'oxygène, NH3 ou le sel), ce sont des molécules polaires donc avec des charges localisées.

Que contiennent les eaux de source ? des substances dissoutes essentiellement sous forme ionique. Celles-ci proviennent de la dissolution des minéraux des roches (calcaires,  gypse ...) Les roches silicatées n'apportent guère que du sodium, du potassium et des éléments rares (traces).

Une autre source parfois non négligeable est la pollution agricole (nitrate et phosphate) et industrielle (sulfate).

Influence de la température ?

Généralement, lorsqu'on augmente la température, la solubilité d'un soluté augmente (revoir l'exemple du sucre). Rappelez vous, la température est liée à l'agitation des molécules. Lorsqu'il fait plus chaud, l'agitation augmente et il y a plus de chance de favoriser les rencontres soluté/solvant !

Il y a des exceptions bien sûr ! le calcaire par exemple, qui se dépose (donc diminution de la solubilité dans l'eau) beaucoup plus dans les conduites d'eau chaudes. On expliquera pourquoi un jour...

Les substances qui ne sont pas solubles dans l'eau...

Ce sont donc des substances de nature différente de l'eau ayant donc peu d'affinité avec elle : ce sont les molécules apolaires (pas de charge localisée) qui ne sont pas attirées par l'aimant.

Toutes les molécules grasses sont des molécules apolaires : on comprend ainsi pourquoi il est difficile de les déloger d'un vêtement par exemple. Dans ces cas là, il faut faire appel à une substance intermédiaire qui se lie à la fois à l'eau et à la graisse, ce sont les lessives et les savons...

savonbulle

A une prochaine fois pour la suite....

Pour en savoir plus :

http://www.techno-science.net/?onglet=glossaire&definition=5754

http://users.skynet.be/meeki/Chimie/Chimie.html

http://fr.wikipedia.org/wiki/Solubilit%C3%A9

Posté par pascale72 à 00:00 - Nature - Commentaires [5] - Permalien [#]

09 juillet 2007

Halte aux idées reçues !

Bonjour tout le monde,

Je suis tombée récemment sur un excellent article dans le magazine "La Recherche" expliquant le mode de transmission de ce que nous connaissons tous "Le Rhume"

atchoum

Selon la définition de l'encyclopédie "Wikipédia", le terme "Rhume" désigne une maladie infectieuse des voies respiratoires, qui se manifeste par une rhinite (écoulement nasal, éternuements). Jusque là rien de bien neuf.

Cependant, ni "le coup de froid", ni les chutes de température ne déclenchent le rhume. Dans 80 % des cas, il s'agit d'une attaque virale ! L'individu touché a donc été en contact avec le virus d'une façon ou d'une autre.

Pourquoi se manifeste-t-il par temps froid alors ?

- En automne ou hiver,  le taux d'humidité de l'air est élevé ce qui favorise la survie du virus à l'air libre (vivent les hivers froids mais secs !)

- En hiver, le corps est moins "actif" pour se défendre. Il lutte contre le froid, la fatigue est souvent plus présente, nos défenses immunitaires sont souvent moins accrues.

La transmission du virus se fait par voie aérienne (éternuement ou toux) ou lors d'un contact (des études ont montré que les rhinovirus sont présents sur les mains de 40 à 90 % des personnes atteintes) et sur les objets touchés (poignées de porte). Sachons aussi que ces virus peuvent survivre des heures sur des supports inertes???

LEs antibiotiques n'ont aucun effet (sauf en cas de surinfection bactérienne) : le rhume se guérit seul en 7 jours...

Une petite photo ?

virus

Petite expérience perso : je ne protège pas spécialement mes enfants du froid, ils sont généralement peu couverts (même en hiver, en tous cas pas plus que moi) et n'ont pas plus de rhume que les autres, voire moins. Par contre, gardés en crèche, ils y ont subi des contaminations importantes par ce virus bénin cela contribue fortment ) renforcer les défenses immunitaires.
Nos chers bambins sont responsables 7 fois sur 10 de la transmission vers les adultes.

D'où l'importance de leur apprendre très vite à "mettre la main devant le nez/ la bouche" et à se laver les mains régulièrement (savon antiseptique !)...n'oublions pas de nettoyer régulièrement les poignées de porte !

Je vous remercie de votre intérêt ! Je continuerai prochainement les articles sur l'eau, la lessive, le repassage ...

A très bientôt.

Posté par pascale72 à 00:00 - Santé - Commentaires [7] - Permalien [#]

02 juillet 2007

L'eau : parlons cocotte et iceberg !

Bonjour

Je voulais consacrer un article à la lessive...les pourquoi du comment ? Mais la lessive sans eau, n'a aucune action (nous verrons pourquoi d'ailleurs)...alors commençons par la première étape, par une petite mise en lumière sur l'eau.

goutteeaub

L'eau est un composé chimique simple, si présente autour de nous (70% de la surface de la terre) , si utile à la vie, qu'on en oublie toutes ses particularités...c'est un sujet passionnant et ses caractéristiques permettent de comprendre bien des phénomènes de notre vie quotidienne.

Présentation générale

L'eau est un molécule constituée de deux atomes d'hydrogène  et d'un atome d'oxygène , ce qui s'écrit H2O... c'est donc assez simple (jusque là ! mais nous verrons que cela lui confère certaines propriétés particulières).

Maintenant regardons d'un peu plus près, ses propriétés macroscopiques !

A quelle température l'eau bout-elle ? A 100 °C, répondons nous en coeur ! et bien, tout dépend.

L'eau d'une casserole bout effectivement à 100 °C lorsque la pression qui s'exerce sur elle est bien la pression atmosphérique de 101 325 Pa ou 1013 mbar.

Mais dans une cocotte minute par exemple, la pression est plus élevée, l'eau y bout au-delà de 100 °C (120 à 130 °C selon la cocotte)...L'eau dans une casserole en montagne où la pression est inférieure à la pression atmosphérique au niveau de la mer, bout dès 90°C vers 3000 m (pas suffisant pour cuire les oeufs durs).

J'ouvre ici une petit parenthèse pour vous donner une vision (c'est celle que j'ai adoptée) des choses de ce que sont les grandeurs comme pression, température et chaleur.

Pression - Température - Chaleur

La pression est la poids de ce qui s'exerce au dessus d'une surface. La pression atmosphérique est la poids de la colonne d'air au-dessus de nos têtes.

Dans les fonds marins, la pression est énorme car il faut en plus du poids de l'air, supporter le poids de l'eau.

La température est une mesure du degré d'agitation des différents constituants élémentaires d'un corps. Plus ce corps est chaud, plus l'agitation et la vitesse à laquelle les molécules se meuvent est élevée. On appelle cela l'énergie cinétique (énergie liée à la vitesse). La température est une mesure du mouvement moyen à l'échelle moléculaire.

chaleur

Et la chaleur alors ? La chaleur est la quantité d'énergie (énergie cinétique mais aussi énergie liée à la rotation, vibration) d'un système transferée selon trois principes : conduction, convection, rayonnement (nous reveroons en détail et à l'aide d'expemple ces trois modes de transfert de la chaleur).

Ainsi, on comprend aisément que lorsqu'on chauffe un corps, on lui apporte de l'énergie. Au niveau moléculaire, cela se peut se traduire par :

- une agitation plus importante : d'où l'augmentation de la température (casserole d'eau qui chauffe par exemple)

- un changement d'état : les particules acquièrent plus d'énergie, bougent plus rapidement (c'est l'augmentation de température dans une première étape) et subissent nécessairement plus de collisions. Il en resulte qu'elles ont tendance à occuper plus d'espace, certaines ont assez d'énergie pour quitter la surface du liquide et passer à l'état gazeux (c'est l'eau qui bout dans la casserole). Notons que pendant toute l'étape de changement d'état, toute la chaleur fournie est uniquement utilisée pour briser les liaisons qui retiennent les molécules les unes aux autres et permettre à ces molécules de s'échapper en phase vapeur : il n'y a donc plus d'augmentation de la température pendant le changement d'état.

ebullition

Avec ces visualisations de pression, température et chaleur, il est facile de comprendre ce qui se passe au sein d'une cocotte minute. L'eau de la cocotte chauffe jusqu'à atteindre 100 °C (au départ on est bien sous pression atmosphérique), c'est-à-dire que les molécules se sont agitées de plus en plus jusqu"à obtenir suffisamment d'énergie pour quitter le liquide et pouvoir passer en phase vapeur...de plus en plus de monde quitte l'état liquide et passe en phase vapeur pour occuper un volume plus grand...oui mais le couvercle est hermétiquement fermé : le volume qu’occupe la vapeur étant beaucoup plus grand que celui occupé par une même quantité de liquide (rapport d’environ 1000), la vapeur formée « manque d’espace » : la pression augmente.

Comme la pression augmente, les molécules d'eau restant dans le liquide ont plus de difficulté à s'échapper : c'est lourd au-dessus de leur tête, il faut davantage s'agiter : la température augmente donc au-delà de 100 °C.

La cuisson des aliments s'en trouve accélérée lorsque la température est proche de 120 °C.

Revenons aux particularités de l'eau

Comme précisé en début d'article, la molécule d'eau est assez petite et assez simple. Mais regardons le cas de l'ammoniac (NH3) et du méthane (CH4) qui sont des molécules de masse voisine de celle de l'eau, et qui ont un point d'ébullition de -33 et -161 °C. Si l'eau se comportait normalement, elle devrait être gazeuse comme les autres corps à la pression atmosphérique...ce qui fort heureusement pour nous, n'est pas le cas.

Le pourquoi de cette originalité vient du fait que les molécules d'eau sont liées entre elles par des intéractions très importantes, qu'on appelle "liaisons hydrogène" ou "pont hydrogène". Comme le montre la figure ci-dessous qui schématise une molécule d'eau, celle-ci est polaire : il y a un côté chargé négativement et l'autre positivement. Cette différence de charge fait que les molécules s'attirent les unes les autres, et des liens se créent.

moleceau

ponthydrogene

A l'état liquide, les liaisons Hydrogène sont présentes mais l'agitation gêne un peu leur mise en place. Lorsqu'on refroidit l'eau, l'agitation des molécules ralentit de plus en plus ce qui permet aux liaisons hydrogène de bien s'établir : l'eau solide (la glace) a la structure d'un réseau cristallin où les liaisons H maintiennent une certaine distance entre les molécules : ce n'est donc pas la structure la plus compacte possible.

eauliq

Structure de l'eau liquide : Oxygène en rouge, Hydrogène en blanc et liaisons H en pointillés

eauglace

Une des structure cristalline possible de la glace : les liaisons H maintiennent de la distance entre les molécules

La conséquence de cet arrangement est que l'eau liquide est plus dense que la glace ou encore le volume de la glace est plus grand que celui du liquide (les pots qui gèlent éclatent !) (pour les autres corps où la liaison hydrogène n'existe pas, c'est le contraire).

C'est la raison pour laquelle la glace flotte sur l'eau (les icebergs !). Important aussi pour la survie des espèces aquatiques : la glace qui se forme à la surface d'un étang flotte ce qui permet de protéger les profondeurs du gel.

icebergb

Source : clic clic

On se quitte avec une petite photo d'un flocon de neige...la géométrie s'explique aussi par ces liaisons H (symétrie hexagonale qui apparait bien dans le schéma de la structure moléculaire ci-dessus), nous y reviendrons si cela vous intéresse !

cristal

Source : clic clic

Bonne lecture et à une prochaine fois !

Pour en savoir plus

http://www.educonline.net/spip/spip.php?article49

http://www.pourquois.com/physique_chimie.html

http://www.dossiersdunet.com/rubrique48.html

Posté par pascale72 à 00:00 - Nature - Commentaires [7] - Permalien [#]