Expérience eau molécule polaire

[polo974]

Un livre de cours de chimie (Hachette éducation 1reS p46 de l'édition 2005) prsésente (très doctement, comme il se doit) une activité pour mettre en évidence l'aspect polaire de la molécule d'eau.

Une règle en plastique chargée électriquement dévie un filet d'eau...

Oui, mais....

Au coeur de ce filet d'eau dévié, les molécules d'eau se tournent probablement sur elles même parce qu'elles sont polarisées. Mais la déviation du filet est due à une attraction de la molécule entière, qu'elle soit polarisée ou non!

Un cheveu, un bout de papier, des billes de polystyrène, de la poussière de charbon, et même un bout de papier aluminium (conducteur à souhait donc pas polaire pour un sous) et probablement un filet d'huile (je n'ai pas essayé, j'avoue) sont attirés.
Bref qui n'a pas râlé sur l'électricité statique qui attire tout et rien.

Donc l'expérience proposée pour mettre en évidence la polarité des molécules d'eau dans ces livres est une ânerie (pour rester poli).

Et pourtant, c'est enseigné religieusement à tout plein de lycéens, lycéennes avec une pseudo-justification de bonimenteur...
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[philou21]

Tout à fait d'accord, nul besoin d'être polaire pour être polarisable...

[philou21]

Je continue : pour faire la part des choses (polarisation permanente ou polarisation induite) il suffirait de reproduire l'expérience avec un liquide non polaire (un alcane irait très bien -cyclohexane par ex-).
Si dans ce cas on n'observe pas de déviation on serait en droit d'impliquer la polarisation permanente de la molécule d'eau.

Qui fait la manip ?

[polo974]

D'ailleurs, le livre de physique de la même collection présente une expérience similaire (règle frottée qui attire une boulette de papier alu) tout en donnant une autre explication (si, si p14).

Et les lycéens lycéennes gobent sans rien remettre en question.

Et je ne dis rien sur les profs de chimie...

Sans parler de toute la chaine d'"experts" qui ont validé ce livre...

[A voir en vidéo sur Futura]

[philou21]

Quelle est l'explication donnée ?

[philou21]

Bon, j'ai fait la manip...

Eau, éthanol absolu, chlorure de méthylène, acétone : déviation
Toluène, cyclohexane : aucune déviation.

Conclusion : la polarité permanente des molécules a l'air d'être le facteur prépondérant dans le phénomène.

[polo974]

Hé bien, en fait, en regardant de plus prêt, il y a comme un truc dans tout ça.
La loi de Coulomb dit en gros que la force d'attraction/répulsion est proportionnelle au produit des charges sur le carré de la distance.

Donc en théorie, un corps neutre ne peut ressentir la moindre force... (ce qui est d'ailleurs apparemment le cas des liquides isolants apolaires.)
Sauf s'il est capable d'évacuer les charges de même signes vers disons "plus loin"... et laisser approcher celles de signe opposé afin de créer les conditions nécessaires à l'apparition d'une force.

Apparemment, la polarité permanente est étroitement liée à la permittivité (ou vice-versa) pour ces quelques molécules à l'état liquide:
polaires et déviés (d'après philou21 que je remercie pour la manip)
eau 78
ethanol 24
Dichlorométhane alias chlorure de méthylène 9
acétone 21

apolaires (ou presque) et non déviés (de façon notoire, mais c'est ça qui compte)
toluène 2.4
cyclohexane 2

huile de 2 à 5 suivant ...l'huile donc probablement apolaire

Ce serait rigolo de pouvoir rendre un peu conducteur le toluène ou le cyclohexane à l'aide d'un additif (graphite ou ...) pour voir ce que ça donne...
Et en passant pour de l'eau légèrement salée donc conductice...
En plus, ça va dépendre de la capacité du circuit lointain à stocker ou évacuer ces charges déplacées...

Bref, même si j'ai tord (argh... ça fait mal de le dire...), les explications données dans les livres de physique et chimie sont insuffisantes et les conclusions trop rapides à mes yeux. (il faut bien que je me garde une porte de sortie honorable...)

Et en plus, chez moi, avec 82% d'humidité, je peux m'accrocher pour obtenir de la triboélectricité pour jouer à tout ça...

[philou21]

...
La loi de Coulomb dit en gros que la force d'attraction/répulsion est proportionnelle au produit des charges sur le carré de la distance.

Donc en théorie, un corps neutre ne peut ressentir la moindre force... (ce qui est d'ailleurs apparemment le cas des liquides isolants apolaires.)...

Bon, si je peux me permettre c'est là que tu commets une petite erreur : le dipôle qui représente la molécule polaire va s'aligner dans le champ.
Une force attractive va s'exercer sur la charge la plus près de la source du champ et une force répulsive sur la charge située le plus loin.
Mais ces deux forces ne sont pas égales en module ! le champ est inhomogène, il diminue avec la distance. La force attractive est donc plus forte que la répulsive : il en résulte donc globalement une attraction.

Maintenant qu'en est-il d'une substance non-polaire ou/et non-alignable ?
par exemple les petits bouts de papier qui sont attirés par la règle électrisée.
Là, le champ électrique induit une polarisation en déplaçant très légèrement le centre de gravité du nuage électronique des molécules de la substance. Un moment dipolaire induit apparait donc et on est ramené au cas précédent.

Cette polarisation induite est toutefois beaucoup moins efficace que l'alignement d'un dipôle permanent et c'est pourquoi la règle n'est pas capable de dévier un liquide apolaire.

voila, voila. Mais il est vrai que l'expérience de la déviation de l'eau devrait obligatoirement s'accompagner de la même expérience (négative) sur un liquide apolaire.

Cordialement

[invitec053041c]

Et je ne dis rien sur les profs de chimie...

J'avais un prof de chimie au lycée qui était ingénieur chimiste en même temps, donc nous pouvons nous passer de vos jugements hâtifs sur les profs (forcément c'est la fautes des profs, les profs c'est tous des cons et en plus ils font grève!) et sur les propos que j'ai tenus sur le topic des expériences.
A bon entendeur, salut !

[polo974]

Bon, si je peux me permettre c'est là que tu commets une petite erreur : le dipôle qui représente la molécule polaire va s'aligner dans le champ....

C'est vilain de couper mon développement (même si je le mérite un poil), c'était dans la phrase suivante:

Sauf s'il est capable d'évacuer les charges de même signes vers disons "plus loin"... et laisser approcher celles de signe opposé afin de créer les conditions nécessaires à l'apparition d'une force.

Les liquide polaires ayant un "plus loin" par rotation de la molécule plus important, la force résultante est d'autant plus grande. Cette même caractéristique permettant une permittivité plus importante.

Au moins ça aura eu le mérite de faire réfléchir au moins 2 personnes (dont moi), même si ça en a fait râler plein d'autres...

[invitee4bdab25]

Bon, si je peux me permettre c'est là que tu commets une petite erreur : le dipôle qui représente la molécule polaire va s'aligner dans le champ.
Une force attractive va s'exercer sur la charge la plus près de la source du champ et une force répulsive sur la charge située le plus loin.
Mais ces deux forces ne sont pas égales en module ! le champ est inhomogène, il diminue avec la distance. La force attractive est donc plus forte que la répulsive : il en résulte donc globalement une attraction.

Maintenant qu'en est-il d'une substance non-polaire ou/et non-alignable ?
par exemple les petits bouts de papier qui sont attirés par la règle électrisée.
Là, le champ électrique induit une polarisation en déplaçant très légèrement le centre de gravité du nuage électronique des molécules de la substance. Un moment dipolaire induit apparait donc et on est ramené au cas précédent.

Cette polarisation induite est toutefois beaucoup moins efficace que l'alignement d'un dipôle permanent et c'est pourquoi la règle n'est pas capable de dévier un liquide apolaire.

voila, voila. Mais il est vrai que l'expérience de la déviation de l'eau devrait obligatoirement s'accompagner de la même expérience (négative) sur un liquide apolaire.

Cordialement

Rien a voir, c'est juste une parenthèse, tu es en quelle classe????
je trouve ton résonement cool et je ne suis qu'en premiere S!
Ben j'avais une autre explication a donner(baser sur l'electronégativité d'une molécule...) mais elle doit être erroner...

[philou21]

Sauf s'il est capable d'évacuer les charges de même signes vers disons "plus loin"... et laisser approcher celles de signe opposé afin de créer les conditions nécessaires à l'apparition d'une force.

Exact, je te prie de m'excuser, c'était involontaire, mais je n'avais pas compris cette phrase...

Au moins ça aura eu le mérite de faire réfléchir au moins 2 personnes (dont moi), même si ça en a fait râler plein d'autres...

Oui

Rien a voir, c'est juste une parenthèse, tu es en quelle classe????
je trouve ton raisonnement cool et je ne suis qu'en première S!
Ben j'avais une autre explication a donner(baser sur l'électronégativité d'une molécule...) mais elle doit être erronée...

Heu, je ne suis plus en classe depuis bien longtemps...
La différence d'électronégativité est quand même à la base de la polarité.

[SunnySky]

Bonjour à tous,

(Je précise avant de commencer qu'à mon avis, ce fil aurait été plus à sa place dans le forum de physique)

... Une force attractive va s'exercer sur la charge la plus près de la source du champ et une force répulsive sur la charge située le plus loin.
Mais ces deux forces ne sont pas égales en module ! le champ est inhomogène, il diminue avec la distance. La force attractive est donc plus forte que la répulsive : il en résulte donc globalement une attraction.

Maintenant qu'en est-il d'une substance non-polaire ou/et non-alignable ?
par exemple les petits bouts de papier qui sont attirés par la règle électrisée.
Là, le champ électrique induit une polarisation en déplaçant très légèrement le centre de gravité du nuage électronique des molécules de la substance. Un moment dipolaire induit apparait donc et on est ramené au cas précédent.

Cette polarisation induite est toutefois beaucoup moins efficace que l'alignement d'un dipôle permanent et c'est pourquoi la règle n'est pas capable de dévier un liquide apolaire.

C'est exactement ce qui se passe. On appelle cela l'induction électrostatique.

Vous avez sans doute déjà réussi à "coller" au plafond (ou au mur) un ballon de baudruche (au Québec, on dit une balloune) après l'avoir frotté sur vos cheveux... le ballon est chargé, mais pas le mur. Et pourtant, il y a clairement attraction.

Globalement, le mur est neutre. Mais le nuage électronique est délocalisé. Le faible écart de barycentre entre les charges positives et négatives suffit pour que l'attraction soit supérieure à la répulsion. Mais cet écart est de beaucoup inférieur à la dimension d'un atome.

Par contre, avec des molécules polaires, l'écart entre les barycentres dépasse la dimension d'un atome, ce qui rend la force d'attraction beaucoup plus forte. Assez, même, pour déplacer de façon très visible un filet d'eau. Un liquide non polaire ne subirait pas une force aussi grande, et l'expérience de philou21 le démontre bien.

Par conséquent, dire que la déviation par une règle est une preuve de la polarité de la molécule d'eau, c'est rigoureusement exact. Un liquide non polaire ne serait pas dévié de façon visible. Ce qui prouve la polarité, ce n'est pas l'existence d'une attraction, c'est le fait que l'attraction soit aussi grande.

Et le livre de physique n'a pas tort non plus. Il ne fait qu'expliquer l'existence de l'induction, pas son intensité. Il n'est pas nécessaire qu'un objet soit polaire, ni même isolant pour provoquer de l'induction. Il suffit que l'objet soit formé d'atomes, condition peu contraignante...

[invite19431173]

Le message de départ, scandalisé, est donc en fait complètement faux...

[invitec053041c]

Par conséquent, dire que la déviation par une règle est une preuve de la polarité de la molécule d'eau, c'est rigoureusement exact.

Content que la vérité soit rétablie.

[polo974]

...
Par conséquent, dire que la déviation par une règle est une preuve de la polarité de la molécule d'eau, c'est rigoureusement exact. Un liquide non polaire ne serait pas dévié de façon visible.
...

Un liquide conducteur (un métal pur et dur par exemple) n'est pas polaire, mais sera dévié tout de même, puisque les charges pourront circuler librement et largement plus que d'une distance d'ordre atomique. Donc un liquide non polaire et isolant ne sera pas dévié de façon significative.

Re donc, la déviation par une règle est une preuve de la polarité de la molécule d'eau est rigoureusement exact si l'eau utilisée était pure au point d'être isolante.

[invitec053041c]

Re donc, la déviation par une règle est une preuve de la polarité de la molécule d'eau est rigoureusement exact si l'eau utilisée était pure au point d'être isolante.

Les pauvres ions contenus dans l'eau sont des mastodontes chargés (mis à part H+ qui est quand même lourd par rapport à un e-), donc je ne pense pas qu'une règle frottée leur fasse grand chose, contrairement aux électrons très mobiles.

[polo974]

Les pauvres ions contenus dans l'eau sont des mastodontes chargés (mis à part H+ qui est quand même lourd par rapport à un e-), donc je ne pense pas qu'une règle frottée leur fasse grand chose, contrairement aux électrons très mobiles.

Si elle ne fait pas grand chose à un ion H+, que veux-tu qu'elle fasse à un H2O? C'était ce raisonnement intuitif (et faux) qui m'a fait commencer ce sujet...

Déplacer un ion H+ ou même un Cl- d'une distance de l'ordre de grandeur de H2O ne doit pas être plus difficile que de faire tourner H2O sur lui même.

Ce que je voulais surtout dire là, c'est que la déviation est possible à 2 conditions:

• polarité du liquide
• conductivité du liquide (ionique ou électronique)

Donc la preuve de la polarité ne peut être apportée que si on utilise un liquide non conducteur, donc une eau très pure.

[invite19431173]

Pas sûr que la présence d'ions change grand chose dans le cas de l'eau. Une solution dans laquelle les ions sont dilués, je sais pas si tu imagines, mais ça arrive pas souvent dans la vie d'un ion qu'il en croise un autre !

[polo974]

En tout cas, je ne vois pas comment "bloquer" la polarité de l'eau pour faire une mesure différentielle.
Mais les ions doivent tout de même savoir nager assez vite pour, par exemple, fournir le courant de démarrage dans une batterie de voiture (mais c'est vrai qu'ils sont nombreux et payés pour ça).
Et un liquide conducteur électroniquement, ça peut dévier ou pas??

[invite19431173]

En tout cas, je ne vois pas comment "bloquer" la polarité de l'eau pour faire une mesure différentielle.

J'ai pas compris cette phrase !