Eau
L'eau, aussi appelé l'or bleu, est une ressource naturelle essentielle à la vie. Elle est aussi appelée molécule de la vie tant son rôle est essentiel au niveau biologique.
En mythologie, l'eau est un des quatre éléments classiques mythiques avec le feu, la terre et l'air, et était vue par certains comme l'élément de base de l'univers. Les caractéristiques de l'eau dans ce système sont le froid et l'humidité. Dans la théorie des humeurs corporelles, l'eau était associée au phlegme.
L'eau est également un des cinq éléments chinois avec l'air, le feu, le bois et le métal.
Enfin, l'eau est la boisson naturelle par excellence.
Sommaire
Définition
L'eau est un composé chimique simple, liquide à température et pression ambiantes. À pression ambiante (1 atmosphère), l'eau est gazeuse au-dessus de 100°C (212°F) et solide en dessous de 0°C (32°F). Sa formule chimique est H2O, c'est-à-dire que chaque molécule d'eau se compose d'un atome d'oxygène et de deux atomes d'hydrogène.
L'eau, source de vie
L'eau se trouve presque partout sur la Terre et est vitale pour tous les organismes vivants connus. Près de 70% de la surface de la Terre est recouverte d'eau, essentiellement sous forme d'océans. Une étendue d'eau peut être un océan, une mer, un lac, un étang, un fleuve, une rivière, un ruisseau, un canal. La circulation de l'eau au sein des différents compartiments terrestres est décrite par son cycle biogéochimique, le cycle de l'eau.
Une molécule chimique aux multiples propriétés
L'eau est un composé chimique simple, liquide dans les conditions ambiantes. À pression ambiante, l'eau est gazeuse au-dessus de 100 °C et solide en dessous de 0 °C. Sa formule chimique est H2O, c'est-à-dire que chaque molécule d'eau se compose d'un atome d'oxygène et de deux atomes d'hydrogène.
La masse de 1 cm3 d'eau à la température de 4 °C est sensiblement de 1 g. Par approximation, on prend pour masse volumique de l'eau dans les conditions normales la valeur de 1 000 kg.m-3, une tonne par mètre-cube soit un kilogramme par litre.
À 25 °C, le pH de l'eau pure vaut 7, il est dit neutre.
L'eau gelée à une densité moindre que l'eau liquide, c'est pourquoi elle flotte. Sous la couche de glace, un gradient de température s'installe et se stabilise à 4°C. C'est pour ça que les lacs ne gèlent pas totalement.
L'eau filtre les rayons, cette propriété a permis à la vie d'apparaître à l'abri des ultraviolets mortels émis par le soleil.
L'eau est un bon solvant pour de nombreuses molécules. L'eau est rarement pure, elle contient souvent de nombreux composés dissous (des sels, des gaz...) et parfois même des organismes vivants. Selon leur taille, leur couleur, ils ne sont pas tous visibles même avec les technologies dont nous disposons.
Purification de l'eau
De l'eau pure ou relativement pure est nécessaire à beaucoup d'applications et à la consommation humaine. Les humains ont besoin d'eau sans trop de sels et autres impuretés, comme des produits toxiques ou de bactéries pathogènes.
Voici quelques méthodes courantes pour purifier l'eau:
- Filtrage: l'eau est passée à travers un filtre qui intercepte les petites particules. Plus petites sont les mailles du filtre, plus petite doit être une particule pour passer. Le filtrage n'est pas suffisant, mais est souvent nécessaire comme étape préparatoire, pour empêcher les plus grosses particules d'interférer avec les méthodes de purification plus avancées.
- Ébullition: l'eau est maintenue à ébullition un temps suffisamment long pour inactiver ou tuer les micro-organismes qui vivent dans l'eau à température ambiante. L'ébullition n'élimine pas les solutés qui ont une température d'ébullition supérieure à celle de l'eau, au contraire leur concentration augmente.
- Filtrage au carbone: le charbon de bois, un composé à haute teneur en carbone, absorbe beaucoup d'autres composés dont certains toxiques. L'eau est passée à travers du charbon de bois actif pour la purifier de ces composés. Cette méthode est surtout utilisée pour filtrer l'eau des ménages et l'eau des aquariums.
- Distillation: on fait bouillir l'eau de façon à produire de la vapeur, qui s'élève, et est mise en contact avec une surface refroidie où la vapeur se condense à nouveau en eau et peut être recueillie. Les solutés ne se vaporisent normalement pas et restent ainsi dans la solution mise à bouillir. Cela dit, même la distillation ne purifie pas complètement l'eau, du fait de contaminants ayant à peu près la même température d'ébullition que l'eau, et de gouttelettes d'eau non vaporisées transportées avec la vapeur. C'est cette technique qui est employé dans le dessaleur solaire.
- Osmose inverse: une pression mécanique est appliquée à une solution impure pour forcer l'eau à passer à travers une membrane semi-perméable. On appelle cela l'osmose inverse parce que l'osmose normale verrait l'eau pure se déplacer dans l'autre sens pour diluer les impuretés. L'osmose inverse est en théorie la meilleure méthode pour la purification à grande échelle de l'eau, mais il est difficile de créer de bonnes membranes semi-perméables.
- Chromatographie par échange d'ions: dans ce cas, l'eau est passée à travers une colonne de résine chargée qui a des chaînes de côté qui piègent le calcium, le magnésium et autres ions de métaux lourds. Dans de nombreux laboratoires, cette méthode de purification a remplacé la distillation car elle procure un grand volume d'eau très pure plus rapidement et en consommant moins d'énergie. L'eau obtenue de cette façon est appelée eau dèionisée.
La gestion de l'eau
Comme nous l'avons vu, l'eau est une ressource naturelle essentielle à la vie. Toutefois, elle demeure gaspillée et polluée largement à l'échelle planétaire. Peu à peu elle se raréfie, sa qualité diminue et son prix augmente. Aujourd'hui, 1 milliard d'êtres humains n'ont pas accès à l'eau potable. Il est donc indispensable de mieux gérer l'eau!
Voir aussi
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Bibliographie
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