Chimie générale/Liquides

Cohésion et adhésionModification

Les gouttelettes d’eau adhèrent à une toile d’araignée. Leur forme ronde est due à la cohésion.

Les molécules d’un liquide sont attirées les unes par les autres. C’est ce qu’on appelle la cohésion. Les molécules comme le méthane sont non polaires, elles ne sont donc maintenues ensemble que par les forces de van der Waals. Ces molécules auront une cohésion minimale. En revanche, les molécules d’eau utilisent la liaison hydrogène et présentent donc une forte cohésion. Un liquide cohésif formera des gouttelettes plus sphériques et aura une tension superficielle beaucoup plus élevée.

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L’adhésion est l’attraction d’une molécule liquide à son environnement. Les liquides adhésifs vont démontrer une action capillaire. Ils sont également plus « humides ». Le mercure est très cohésif, mais pas adhésif. Par conséquent, il ne laisse pas de résidus lorsqu’il roule sur une surface. L’eau, en revanche, est beaucoup plus adhésive. Lorsque l’eau roule sur une surface, elle mouille cette surface parce que certaines des molécules y adhèrent.

Tension de surface et action capillaireEdit

Lorsque des gouttes d’eau se trouvent sur une surface imperméable (imperméable à l’eau), elles ont tendance à former des perles. Ceci est dû à sa tension de surface. Les molécules de liquide tirent les unes sur les autres et, par conséquent, elles diminuent leur surface. Les molécules situées à la limite du liquide sont attirées vers l’intérieur, ce qui donne la forme d’une gouttelette. Lorsque l’eau se trouve sur une surface perméable, elle s’étale, comme on peut le voir avec l’eau sur une serviette en papier. Cette action capillaire explique comment l’eau présente dans le sol atteint la cime d’arbres de plusieurs centaines de pieds de haut.

PressionEdit

Les liquides distribueront la pression de manière uniforme. Ce concept, connu sous le nom de loi de Pascal, est crucial pour des équipements comme les freins hydrauliques. C’est le résultat de leur incompressibilité.

S’il n’y a pas de pression atmosphérique (un vide, comme dans l’espace), les liquides ne peuvent pas se former.

Les liquides s’évaporent. Bien que l’énergie cinétique moyenne des molécules soit trop faible pour surmonter la liaison et devenir un gaz, des molécules individuelles ont parfois une énergie supérieure à la moyenne et se détachent de la surface du liquide. La molécule s’échappe alors vers la phase gazeuse. Dans le même temps, cependant, une molécule de gaz peut toucher la surface du liquide et ralentir suffisamment pour rejoindre le liquide. Un verre d’eau laissé dehors au soleil finira par se vider. La lumière du soleil ajoute de l’énergie aux molécules, permettant à certaines d’entre elles de s’échapper sous forme de gaz. Finalement, toutes les molécules s’échapperont. La tendance d’un liquide à s’évaporer dépend de ses forces intermoléculaires. Les liquides volatils ont tendance à s’évaporer rapidement car les forces intermoléculaires qui maintiennent les molécules ensemble sont relativement faibles, ce qui leur permet de s’échapper plus facilement de la phase liquide. À l’inverse, les liquides non volatils ne s’évaporent pas de manière visible en raison de la présence de forces intermoléculaires très fortes.

L’évaporation augmente avec la température. Elle peut être mesurée par la pression de vapeur, c’est-à-dire la quantité de pression exercée par le gaz évaporé au-dessus de la surface du liquide. La pression de vapeur augmente avec la température, et lorsqu’elle atteint la pression de l’atmosphère environnante, le liquide entre en ébullition. La pression de vapeur dépend également de l’intensité des forces intermoléculaires dans le liquide.

ViscositéEdit

La viscosité fait référence à la résistance du liquide à l’écoulement. Par exemple, le sirop d’érable a une viscosité relativement élevée par rapport à l’eau parce que le sirop d’érable s’écoule beaucoup plus lentement que l’eau, qui s’écoule relativement rapidement et facilement. La différence de viscosité entre ces deux liquides est due aux forces d’attraction présentes dans le liquide en question. Pour s’écouler, les molécules doivent rouler et se déplacer les unes sur les autres. Une solution avec de faibles forces d’attraction permettrait aux molécules de se déplacer de manière plus libre et plus facile, diminuant la viscosité.

Dans la plupart des cas, la viscosité d’un liquide diminue lorsque la température d’un liquide est augmentée. L’augmentation de la température d’un liquide fait que les molécules ont une énergie cinétique plus élevée. Cette augmentation de l’énergie cinétique brise les forces intermoléculaires présentes dans le liquide. Comme la viscosité dépend de ces forces d’attraction, la viscosité diminue lorsque l’énergie cinétique augmente.