Pourquoi ?

Vous l'avez observé au bistrot, le glaçon flotte dans le pastis et les icebergs flottent sur l'océan. D'une manière plus générale: la glace flotte sur l'eau. Pour quelle raison? Je suis sûr que vous avez votre petite idée la-dessus...
La glace flotte sur l'eau en vertu de la poussée d'Archimède: "Tout corps plongé dans un liquide subit une poussée verticale de bas en haut égale au poids du liquide déplacé, le corps flotte".
Car à poids égal, l'eau sous forme solide occupe plus de volume que l'eau liquide. C'est pour cette raison qu'une bouteille d'eau laissée sur le rebord de la fenêtre éclate s'il gèle pendant la nuit.
Pour quelle raison moléculaire unique l'assemblage H₂O est-il plus dense liquide que solide? Je suis
sûr que là encore, vous avez votre idée.
Pourtant, depuis Archimède, le mystère n'a pas été percé. Einstein, les accélérateurs de particules et Rika Zaraï n'y ont rien changé. Ce sera notre seul POURQUOI resté sans réponse.
Si vous croyer détenir la solution, vous avez une chance d'obtenir le prix Nobel.

Jusqu'à preuve du contraire...

Pourquoi, Philippe Vandel
édition: livre de poche

Comments

[Cedric]

La raison pour laquelle la glace (glaçons, icebergs) flotte est bien connue et il s'agit d'une particularité (quasi-)unique à l'eau. Si la glace flotte, c'est parce que sa densité est inférieure à celle de l'eau mais pourquoi ? Pour l'expliquer, il faut faire appel à une notion de chimie qu'on appelle les ponts hydrogène (ou liaison hydrogène).
En réalité, à l'état solide (glace), les molécule H2O sont reliées par des ponts hydrogène entre l'atome H d'une molécule et l'atome O d'une autre molécule. Il s'agit d'une force qui lient ces molécules ensemble mais en plus qui maintient deux molécules à une certaine distance l'une de l'autre en les empêchant de se mouvoir et de trop s'approcher (pour parler simplement). Lorsqu'on chauffe la glace, non seulement elle fond pour devenir liquide, mais en plus l'énergie apportée permet de rompre ces ponts hydrogène. Les molécules d'eau deviennent alors libres de se mouvoir et se rapprochent les unes des autres. Si elles sont plus proches, l'eau occupe un volume plus petit. Si la même quantité de matière occupe un volume plus petit, la densité est plus importante, raison pour laquelle l'eau est plus dense que la glace.
Par conséquent, nous voyons que la glace possède une densité plus faible que l'eau et elle flotte !