Dynamique des liaisons hydrogène
Les mystères de l’eau

Il n’est pas facile de mesurer les temps qui caractérisent la dynamique des liaisons hydrogène, y compris parce qu’il faut d’abord définir ce qu’on entend par liaison « intacte » et liaison « brisée ». Comme nous l’avons vu ci-dessus, l’énergie de la liaison hydrogène dépend très fortement de la position moyenne de l’atome d’hydrogène entre deux atomes d’oxygène de deux molécules voisines. L’énergie est maximale, en valeur absolue, quand la distance O...H entre deux molécules différentes est de l’ordre de 0,185 nm et l’angle O-H...O est proche de 180^o (voir la figure 2). Si cette distance dépasse environ 0,2 nm ou l’angle varie de ± 30^o, la liaison devient suffisamment faible pour que les deux molécules puissent se séparer. Pourtant, la séparation, à l’origine de la diffusion moléculaire ou de mouvements de rotation, n’a pas forcément lieu car, entourée de plusieurs voisines, la molécule peut se trouver liée par ailleurs. Sans entrer dans les détails d’un calcul de physique statistique, on voit qu’il est possible de définir différents temps caractéristiques. Et, pourtant, la définition de liaison « intacte » ou « brisée » est toujours un peu arbitraire, les énergies de liaison intermoléculaire constituant un continuum depuis la liaison la plus forte jusqu’à zéro, pour des molécules complètement séparées.

Avec un critère de définition de liaison intacte moyen, on peut évaluer la probabilité p de formation d’une liaison à la température T à :

Le temps de vie moyen peut être défini comme étant la moyenne des durées de séjour de chaque atome d’hydrogène à l’intérieur du secteur conique d’ouverture 30^o décrit ci-avant. Avec une telle définition, la mesure n’est pas une...