Structure et propriétés physiques de la molécule d'eau

La molécule est angulaire ; elle comporte deux liaisons covalentes et deux doublets non appariés sur l'atome d'oxygène. La longueur de la liaison est de 96 pm et l'angle entre les deux liaisons est de 105° du fait de la répulsion exercée par les doublets liants sur les doublets non-liants. La présence de doublets non-liants sur l'atome d'oxygène ajoutée à la polarisation de la liaison (due à la différence d'électronégativité), et à la géométrie de la molécule, confère à la molécule d'eau un moment dipolaire élevé : . La molécule d'eau présente donc une constante diélectrique relative élevée ( ) ce qui explique le caractère ionisant de l'eau liquide.

Définition : Constante diélectrique élevée

La force électrostatique entre deux charges est donnée par la relation :

On en déduit que lorsque la constante diélectrique relative augmente, la force électrostatique entre les charges diminue. Cela revient à dire que les molécules d'eau isolent les charges les unes des autres.

Définition : Caractère ionisant de l'eau liquide

L'eau ayant tendance à diminuer les interactions entre charges, celles-ci peuvent donc exister séparément les unes des autres en milieu aqueux : l'eau est donc un bon solvant ionique, capable de dissoudre de nombreuses espèces chargées.

De plus, chaque atome d'oxygène appartenant à une molécule d'eau exerce une interaction électrostatique sur les atomes d'hydrogène appartenant à une autre molécule d'eau (interaction entre et ). La formation de ce type de liaisons (liaison hydrogène) a pour conséquence la formation d'entités tétraédriques (de façon fugace à l'état liquide et permanente à l'état solide). A l'état solide (et aux conditions ordinaires de pression) , la structure est peu dense et sa fusion entraîne une augmentation de la compacité. La masse volumique de l'eau liquide est supérieure à celle de la glace, ce qui explique que les icebergs flottent sur la mer.

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