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Questions - Réponses
Sciences
Quelle différence existe-t-il entre la température d'ébullition de l'eau et celle de l'eau de mer?
Réponse de Didier Perret
Docteur
Section de chimie et biochimie
Université de Genève
Le point d’ébullition d’une substance est une des propriétés intrinsèques (qu’on appelle les "propriétés colligatives", c’est-à-dire des propriétés liées entre elles par des relations simples) influencée par différents paramètres, dont la pression et la présence d’autres substances.
Dans le cas de l’eau pure, on sait que son point de fusion (température à laquelle l’eau liquide devient eau solide, à une pression de 1 atmosphère, c’est-à-dire à 0 mètres au-dessus du niveau de la mer) est de 0°C, et que son point d’ébullition (température à laquelle l’eau liquide passe à l’état de gaz) et de 100°C.
En présence d’ "impuretés" comme du sel, le point d’ébullition de l’eau "impure" augmente légèrement en fonction de la salinité, c’est-à-dire la concentration en sel. L’eau de mer contient principalement du "sel de cuisine", chlorure de sodium NaCl, en concentrations variables selon la latitude, la longitude, et la profondeur. La salinité mesurée dans les océans de la planète varie approximativement entre 30 g/L (grammes de sels par litre d’eau de mer) et 40 g/L, et la salinité moyenne des océans est d’environ 35 g/L.
Pour une salinité moyenne de 35 g/L, le point d’ébullition de l’eau de mer est de 100.54°C. Le point d’ébullition varie, pour des salinités comprises entre 5 g/L et 40 g/L, entre 100.08°C et 100.64°C ; on voit que la présence de sels dans l’eau de mer influence de manière très discrète la température à laquelle l’eau boût.
En revanche, si on prépare de l’eau contenant des concentrations élevées de chlorure de sodium, on constate que la présence du sel aura un effet non négligeable sur le point d’ébullition. Pour une salinité 10 fois plus élevée (350 g/L; solution proche de la saturation) que celle de l’eau de mer moyenne (35 g/L), le point d’ébullition est d’environ 108°C.
Au-delà de la simple constatation que les sels dissous dans de l’eau influencent (faiblement) son point d’ébullition, il faut comprendre que cette influence est la conséquence directe de la manière dont les ions (Na+ et Cl– pour le sel de cuisine) se répartissent entre les molécules d’eau H2O. Comme les ions sodium sont chargés positivement, les molécules d’eau s’orientent autour des ions sodium avec leur atome d’oxygène (polarisé négativement) pointé vers l’ion sodium; inversement, les ions chlorure sont chargés négativement et les molécules d’eau s’orientent autour des ions chlorure avec leurs atomes d’hydrogène (polarisés positivement) pointés vers l’ion chlorure. Il en résulte des forces d’attraction entre molécules d’eau et ions, qui contribuent à requérir plus d’énergie pour évaporer l’eau lorsqu’on la chauffe.
15 avril 2019
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