L'eau est un liquide à STP car :
- Forte liaison hydrogène :les molécules d'eau présentent une forte liaison hydrogène, où un atome d'hydrogène lié de manière covalente à un atome électronégatif (l'oxygène dans ce cas) subit une attraction électrostatique vers un atome électronégatif proche dans une autre molécule d'eau. Ces liaisons hydrogène créent un vaste réseau qui maintient les molécules d’eau ensemble, nécessitant plus d’énergie pour les séparer et passer à l’état gazeux.
- Polarité :L'eau est une molécule polaire, c'est-à-dire qu'elle présente un léger déséquilibre dans la répartition des électrons, ce qui se traduit par une charge partielle positive sur les atomes d'hydrogène et une charge partielle négative sur l'atome d'oxygène. Cette polarité permet aux molécules d’eau de former des liaisons hydrogène entre elles et avec d’autres molécules polaires. Les fortes forces intermoléculaires résultant des liaisons hydrogène contribuent à l’état liquide de l’eau à STP.
- Point d'ébullition élevé :Les fortes liaisons hydrogène entre les molécules d'eau entraînent un point d'ébullition élevé (100°C à STP). Cela signifie que l’eau a besoin d’une quantité importante d’énergie pour surmonter ces forces intermoléculaires et passer à l’état gazeux.
D’autre part, le dioxyde de carbone est un gaz à STP en raison de :
- Faibles forces intermoléculaires :les molécules de dioxyde de carbone sont non polaires, ce qui signifie qu'elles manquent de charges partielles ou de polarité significatives. Les forces intermoléculaires entre les molécules de dioxyde de carbone sont relativement faibles et consistent principalement en forces de dispersion de Londres. Ces forces sont plus faibles que celles de la liaison hydrogène dans l’eau, ce qui facilite la séparation et le déplacement libre des molécules de dioxyde de carbone au STP.
- Point d'ébullition bas :Les faibles forces intermoléculaires du dioxyde de carbone entraînent un point d'ébullition bas (-78,5°C à STP). Cela signifie que le dioxyde de carbone nécessite moins d’énergie pour surmonter ces forces et passer à l’état gazeux.
En résumé, la forte liaison hydrogène de l'eau, sa polarité et son point d'ébullition élevé contribuent à son état liquide à STP, tandis que la non-polarité du dioxyde de carbone, ses faibles forces intermoléculaires et son faible point d'ébullition entraînent son état gazeux dans les mêmes conditions.
