De l'eau liquide s'écoulant d'une jarre



Une représentation de la liaison hydrogène entre deux molécules polaires d'eau.

Si l’on refroidit la vapeur d’eau, l’agitation thermique des molécules d’eau diminue. Lorsque leur énergie d’agitation n’est plus suffisante pour les en empêcher, les molécules commencent à se lier les unes aux autres. Elles se rassemblent en paquets pour finalement former, au sein de la vapeur d’eau, des gouttes d’eau liquide qui tombent sous l'action de leur poids au fond du récipient. La vapeur se transforme ainsi progressivement en eau liquide.

Des liaisons peuvent en effet se former entre les molécules d’eau car ce sont des molécules polaires et les charges de signes contraires s’attirent. Ces liaisons, dues à la polarité, s’établissent entre les atomes d’hydrogène de certaines molécules d’eau et les atomes d’oxygène de molécules d’eau voisines. On les appelle des " liaisons hydrogène".
De telles liaisons peuvent exister dans la vapeur d’eau, mais l’énergie d’agitation des molécules y étant supérieure à l'énergie de ces liaisons, les molécules ne peuvent s’associer en grand nombre. Elles peuvent tout au plus s’associer par deux ou par trois pour former ce que l’on appelle des dimères ou des trimères. Dans l’eau liquide en revanche, les molécules d’eau s’associent les unes aux autres sous la forme de paquets de grande taille qui se font et se défont en permanence.

L’eau est le seul liquide à développer un aussi grand nombre de ces liaisons hydrogène qui jouent un rôle extrêmement important en lui conférant des propriétés très particulières. Malgré la présence de ces liaisons, dans l’eau liquide les molécules d’eau ont encore la possibilité de changer de positions, car l'agitation thermique est encore importante et a pour effet principal de permettre à ces liaisons de se tordre.

La liaison hydrogène (Yves Maréchal)