La mémoire magnétique de l’eau

 RESUME DE LA CONFERENCE DE JMP LE CHAPELLIER (JTE 2011)

La molécule d’eau comporte un fort dipôle électrostatique disposé selon l’axe de symétrie du plan H-O-H et un faible quadripôle magnétique disposé selon les axes-spins de ses protons H+. Ces spins nucléaires peuvent être en tête-bêche, ??, c’est le cas de l’eau-para qui est silencieuse en Résonance Magnétique Nucléaire parce que ses deux dipôles magnétiques s’annulent par sommation. Quand ces spins sont en parallèle, ??, ou ??, c’est le cas de l’eau-ortho qui a quelques vertus paramagnétiques parce que ses deux dipôles magnétiques s’ajoutent. L’eau-para n’a que son dipôle électrostatique pour s’orienter. Elle se trouve logiquement présente au voisinage des ions et des surfaces polaires des macromolécules hydratées, par pure attraction électrostatique. L’eau-ortho combine son orientation par des forces électrostatiques et magnétiques. Elle se trouve logiquement structurée au voisinage des domaines hydrophobes et apolaires, tout en ayant une structure particulièrement sensible au champ magnétique ambiant. La structure de l’eau est constituée de chaînes de molécules liées par des attractions électrostatiques O||||||H, nommées liaisons H.

Eau ortho et eau para

Ces termes font référence à deux états particuliers du dihydrogène H2.
 C’est ce qu’on appelle des isomères de spins. Ces états sont définis par la valeur du spin (propriété quantique du moment cinétique intrinsèque) +1/2 ou-1/2 (des protons des atomes d'hydrogène de cette molécule, le spin déterminant le "sens de rotation" du proton sur lui-même.
Si les deux spins nucléaires sont opposés, la molécule H2 est dite para ; sinon, elle est dite ortho. Ces définitions s'appliquent également à la molécule d'eau. Comme l’eau contient 2 atomes d’hydrogène, il se présente 2 possibilités. Soit les 2 spins sont dans la même direction auquel cas on a un spin total de 1 donc trois états possibles (-1,0,1), soit ils sont inversés auquel cas ½-1/2=0. Il y a donc trois fois plus d’eau ortho que d’eau para. Cette distinction présente un grand intérêt. En effet, on peut montrer qu’il y a trois fois plus de manière de parvenir à un état ortho qu'à un état para. Cela implique que les intensités des raies spectrales qui correspondent aux transitions de rotation et de vibration-rotation des deux variétés d'H2O, intervenant à des longueurs d'onde légèrement différentes, sont dans des proportions de 3 pour 1. D'où la possibilité de mesurer par spectroscopie le rapport des quantités des deux variétés d'H2O.

L’eau et l’hydratation cellulaire

L’eau passe dans les cellules par des aquaporines (qui fait 40 à 50 angströms de long sur 3 de diamètre) sous forme de chaine bipolaire (un filet) à raison de 2 à 3 milliards de molécules par seconde. Le coefficient de diffusion est le même dans ces fils que dans l’eau liquide alors que l’aquaporine est un milieu hydrophobe. Les aquaporines assurent le passage dans un sens et dans l’autre.






Le changement d’orientation de l’eau est assuré par 2 acides aminés, des asparagines.
Le moment dipolaire de l’eau alterne d’un côté puis de l’autre. Les moments dipolaires ne sont pas alignés. C’est grâce à cette astuce que les protons ne passent pas. Pour que le proton puisse passer il faudrait que les molécules d’eau soient alignées.

L’eau et le cerveau

Si on sait que l’eau représente 70% (en masse) de notre corps ou 99% en nombre de molécules, on sait moins que notre cerveau est composé à 92% (en masse) d’eau. Nos neurones communiquent entre eux par impulsions électriques le long des synapses mais il a été démontré par RMN fonctionnelle que le premier effet visible d’une activité neuronale lors de la création d’une pensée avant même la communication est un gonflement du neurone par absorption d’eau.

Dossier eau du CNRS

voici un dossier sur l'eau du CNRS

Si petite molécule

La molécule d'eau (constituée de deux atomes d'hydrogène H et d'un atome d'oxygène O) comporte 18 nucléons (1 nucléon pour H et 16 nucléons pour O, en négligeant les isotopes.
La taille d’une molécule d’eau est approximativement de 0,3 nanomètres de diamètre. Soit 1,5 angström de rayon.

1 nanomètre = 10^-6
Soit 0,3 * 10^-6 mm ou 0,0000003 mm

C’est tellement petit qu’il y a il y en a environ mille milliards de milliards
(1 000 000 000 000 000 000 000) dans une seule goutte d'eau !!!
 donc 18 grammes d'eau contiennent six cent mille milliards de milliards de molécules.

charge électrique de l'eau

Une molécule d'eau comme toute molécule est toujours électriquement neutre. 

On ne peut pas avoir un déséquilibre entre les anions et les cations. C’est la conservation de la phase quantique qui impose une conservation de la charge électrique et une quantification. 

Dans les eaux ionisées (ionisées basiques) par exemple, on augmente tous les ions : on rajoute beaucoup de NA+ puisqu’on part avec une eau chargée en sodium et en chlore qui devient du Cl2 . On ne change pas le moment dipolaire. Une charge électrique ne peut exister que dans un milieu donné. C’est parce qu’on regarde à un endroit donné, à un moment donné en faisant abstraction du reste que l’on peut constater une charge.  La charge est un concept local et métrique. Le dipôle lui fonctionne de façon topologique.

L'eau est une molécule polaire, disposant de terminaisons positive (hydrogène) et négative (oxygène). Ses atomes d'hydrogène peuvent tendre des liaisons faibles avec d'autres molécules. Beaucoup d'autres molécules "liquides" sont polaires mais aucune autre n'est capable d'établir autant de liaisons hydrogène que l'eau. Aucun autre liquide ne peut donc former un réseau aussi souple et résistant .Ce qui fait de l'eau un incroyable solvant