L’eau est le seul composé naturel à l’état liquide sur la surface de la Terre, dans les conditions normales de température et de pression. Ses propriétés exceptionnelles de solvant résultent tant de la structure de la molécule, que de l’organisation des molécules en phase liquide. L’innocuité de l’eau et sa stabilité chimique sont également des facteurs majeurs.
Il existe aujourd’hui un quasi-consensus sur le fait que la vie nécessite la présence d’eau liquide, même s’il reste beaucoup à découvrir sur l’origine de la vie, l’évolution biologique et la probabilité de survenue de la vie en dehors de notre planète.La compréhension du caractère exceptionnel de l’eau liquide passe par les calculs théoriques et la simulation des interactions intermoléculaires. Les progrès récents de la chimie théorique permettent d’obtenir des résultats sur des ensembles de molécules d’eau, avec des conditions telles qu’ils sont raisonnablement transposables à l’eau liquide.
L’objectif de ce chapitre est d’associer les propriétés de l’eau à des descriptions simplifiées, qui ont le mérite de constituer une première approche de l’eau solvant, et d’induire une première réflexion.
Le terme « molécule d’eau isolée » s’applique à la molécule d’eau sans interaction avec aucune autre espèce chimique dans son environnement, même une autre molécule d’eau. La situation qui se rapproche le plus de ce modèle est la molécule d’eau en phase gazeuse à faible pression.
La molécule d’eau H2O comporte deux atomes H et un atome O, dont les configurations électroniques et couches de valence sont …