La polarité de l'eau

L'eau est le liquide le plus répandu sur la terre. I1 s'agit toutefois d'un liquide très particulier à anomalies physico-chimiques causées principalement par le caractère dipolaire de la molécule d'eau. Dans cette dernière, l'atome d'oxygène est sous forme d'ion O$_2$- qui accapare les 2 électrons des atomes d'hydrogène. Il en résulte une polarité négative des atomes d'oxygène et positive des atomes d'hydrogène du fait de leur assemblage particulier. La disposition géométrique de cet assemblage (angle de 105$^o$ entre les atomes d'hydrogène) dissocie le centre de gravité des charges positives de celui des charges négatives. La molécule est ainsi polarisée, induisant un moment électrique permanent. Cette polarité explique les nombreuses anomalies de l'eau:

1. Point d'ébullition élevé. La dipolarité implique une association très stable des ions dont la conséquence est d'élever considérablement le point d'ébullition. En comparant NH$_3$, CH$_4$ et H$_2$O on observe en effet ce phénomène:

   	CH$_4$	NH$_3$	H$_2$O
   poids moléculaire	16	17	18
   point d'ébullition	-161$^o$C	-33$^o$C	+100$^o$C

   Compte tenu des températures terrestres, cette particularité conditionne tout le cycle de l'eau.
2. Pouvoir solvant élevé. La dipolarité de l'eau impliquant une très haute constante diélectrique, l'eau est un dissolvant très efficace de très nombreux sels et de différents types de matière organique. Cette particularité influence naturellement le phénomène de l'érosion hydrique des roches et également celui de la pollution des eaux (dissolution des roches, de la matière organique, transport des éléments dissous, cimentation, etc.).
3. Tension superficielle élevée. La tension superficielle élevée de l'eau induit de fortes forces de capillarité (la hauteur d'ascension à 20$^o$C dans un tube de 1 mm de diamètre est de 14,8 cm). Cette caractéristique conditionne fortement les relations entre la surface et la nappe d'eau souterraine proche (alimentation de la nappe, évaporation, irrigation).
4. Rétention par les argiles. La forte rétention de l'eau par les argiles, dues aux charges respectives de ces éléments, donne aux argiles un caractère imperméable. Ce phénomène a une grande influence en hydrogéologie, car souvent les argiles confinent l'eau des nappes dans les formations plus perméables.