Water for analysis, ACS

FAQs

Qu'est-ce que l'eau ?

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L'eau, dont la formule chimique est H2O, est une substance chimique, inorganique et polaire. L'eau pure à température ambiante est un liquide clair, insipide, inodore et presque incolore (à l'exception d'une teinte bleue inhérente, non perceptible en petites quantités). Sa formule chimique, H2O, indique que chacune de ses molécules contient un atome d'oxygène et deux atomes d'hydrogène, reliés par des liaisons covalentes. Le nom "eau" est également le nom de l'état liquide de H2O (entre 0°C et 100°C) à température et pression normales. L'eau est l'une des rares substances sur terre qui existe naturellement dans les trois états de la matière, ou états d'agrégation, solide (glace), liquide ("eau") et gazeux (vapeur d'eau). Il est le principal constituant de l'hydrosphère terrestre et des fluides de tous les organismes vivants connus. L'eau est nécessaire à la subsistance de toutes les formes de vie, bien qu'elle ne fournisse pas, en soi, de nourriture, d'énergie ou de micronutriments organiques.
L'eau est largement utilisée dans les laboratoires de toutes sortes, dans les processus industriels, à des fins domestiques, dans l'agriculture, comme source d'énergie, comme moyen de navigation et de transport, etc. Outre son utilisation pour la boisson et l'hygiène, c'est un excellent solvant pour une grande variété de substances minérales et organiques. L'eau, la glace et la vapeur sont également utilisées pour le refroidissement et le chauffage.

Qu'est-ce que l'eau comme solvant ?
Les molécules de tout solvant exercent leur action en interagissant avec les molécules de soluté pour former un mélange homogène (solution). Les solutés polaires seront dissous par les solvants polaires, comme l'eau, en établissant des interactions électrostatiques entre les dipôles. Le moment dipolaire élevé de l'eau et sa capacité à former des "liaisons hydrogène" entre elles et avec d'autres molécules font de l'eau un excellent solvant. L'eau dissout presque toutes les substances, à l'exception des substances "hydrophobes" (graisses et huiles). En particulier, c'est un excellent solvant pour les solutés polaires et ioniques, qui ont une grande affinité avec l'eau : sels, sucres, acides, alcalis et certains gaz (comme l'oxygène ou le dioxyde de carbone). Cette capacité à dissoudre la plupart des substances fait que l'eau est considérée comme un solvant universel.

Quelles sont les propriétés qui font de l'eau un bon solvant ?
L'eau est un solvant inorganique, polaire et protique. C'est-à-dire qu'elle ne contient pas de carbone (elle est inorganique) ; la molécule possède un pôle positif et un pôle négatif séparés par une certaine distance, il y a un dipôle permanent (elle est polaire) ; la molécule donne facilement des protons aux solutés (elle est protique). C'est le solvant le plus important, essentiel pour les êtres vivants, et le liquide qui dissout le plus de substances. L'eau (H2O) a une structure moléculaire simple, contenant un atome d'oxygène et deux atomes d'hydrogène. Chaque atome d'hydrogène est lié à l'oxygène par une liaison covalente. L'atome d'oxygène est très électronégatif, c'est-à-dire qu'il attire les électrons partagés de la liaison covalente beaucoup plus fortement que l'hydrogène, ce qui entraîne un excès de charge négative du côté de l'oxygène et de charge positive du côté de l'hydrogène. La distribution asymétrique de la densité électronique crée un moment de dipôle électrique, et les molécules d'eau peuvent avoir de fortes interactions électrostatiques avec d'autres molécules polaires ou atomes chargés. Le moment dipolaire élevé de l'eau et sa capacité à former des "liaisons hydrogène" entre elles et avec d'autres molécules font de l'eau un excellent solvant. Les atomes d'hydrogène ne sont pas seulement liés de manière covalente à leurs atomes d'oxygène, mais sont également attirés par d'autres atomes d'oxygène proches. Une molécule ou un ion est soluble dans l'eau s'il peut interagir avec les molécules d'eau par des liaisons hydrogène (également appelées liaisons pont hydrogène) ou des interactions ion-dipôle. L'eau doit sa supériorité en tant que solvant des substances ioniques non seulement à sa polarité et à sa constante diélectrique élevée, mais aussi à son pouvoir de solvatation (capacité à former des liaisons fortes avec les ions dissous).

Qu'est-ce que la liaison par pontage hydrogène ?
La liaison hydrogène ou liaison pont hydrogène est un type particulier d'interaction dipôle-dipôle forte. Dans ce type de liaison, l'hydrogène lié à un atome électronégatif (l'oxygène dans le cas de l'eau) est fortement électropositif. Cet hydrogène peut facilement se combiner avec l'extrémité négative d'une molécule polaire ou avec des molécules possédant une paire d'électrons solitaires. Par conséquent, la liaison hydrogène se forme entre les molécules d'une même substance, entre les molécules de substances différentes ou entre deux atomes d'une même molécule. L'interaction d'un soluté avec un solvant conduit à la stabilisation (dissolution) de l'espèce soluté en solution. Le moment dipolaire élevé de l'eau et sa capacité à former des liaisons hydrogène entre elles et avec d'autres molécules font de l'eau un excellent solvant.

Quelles substances ne peuvent pas se dissoudre dans l'eau ?
Les substances qui ont tendance à interagir ou à se dissoudre avec l'eau sont classées comme hydrophiles. Une substance hydrophile est polaire et contient généralement des groupes O-H ou N-H qui peuvent former des liaisons hydrogène avec l'eau. Par exemple, le glucose, avec ses cinq groupes O-H, est hydrophile. À l'inverse, une substance hydrophobe, c'est-à-dire qui repousse l'eau, a tendance à être non polaire et préfère donc d'autres molécules neutres et des solvants non polaires. Les molécules d'eau étant polaires, les hydrophobes ne se dissolvent pas bien dans l'eau. Les alcanes, les huiles, les graisses et les substances grasses en général sont des exemples de molécules hydrophobes. Le terme hydrophobe est souvent utilisé de manière interchangeable avec lipophile, une substance qui a une affinité pour les lipides ou les graisses. Toutefois, les deux termes ne sont pas synonymes. Bien que les substances hydrophobes soient généralement lipophiles, il existe des exceptions, comme les silicones et les fluorocarbones. La plupart des sulfures, oxydes, carbonates, chromates, phosphates et hydroxydes métalliques ne sont pas solubles dans l'eau, car leurs molécules ne se lient pas facilement aux molécules d'eau. Les sels d'argent, de mercure et de plomb avec les chlorures, les iodures et les bromures sont également insolubles, bien qu'il puisse y avoir quelques exceptions. Certains des sels de sulfate, comme le sulfate de baryum, le sulfate de strontium et le sulfate de plomb, ne sont pas solubles dans l'eau. En outre, le sulfate de calcium, le sulfate d'argent et le sulfate de mercure ne sont que peu solubles dans l'eau.

L'eau a-t-elle un numéro CAS ?

Oui.
Oui, comme tout autre produit chimique, l'eau a un numéro CAS qui lui est attribué. Il s'agit de 7732-18-5.

Quelle est la masse molaire de l'eau?

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La masse molaire de l'eau est de 18,0153 grammes par mole.

Quel est le point de fusion de l'eau ?

Quel est le point de fusion de l'eau ?
Le point de fusion de l'eau est la température à laquelle elle passe de la glace solide à l'eau liquide. Les phases solide et liquide de l'eau sont en équilibre à cette température. Le point de fusion dépend légèrement de la pression. Il n'existe donc pas de température unique pouvant être considérée comme le point de fusion de l'eau. Cependant, pour des raisons pratiques, le point de fusion de la glace d'eau pure à 1 atmosphère de pression est très proche de 0 °C, soit 32 °F ou 273,15 K. Le point de fusion et le point de congélation de l'eau sont idéalement égaux, surtout s'il y a des bulles de gaz dans l'eau, mais si l'eau n'a pas de points de nucléation, l'eau peut surrefroidir jusqu'à -42 °C (-43,6 °F, 231 K) avant de geler. Ainsi, dans certains cas, le point de fusion de l'eau est considérablement plus élevé que son point de congélation.

Quel est le point d'ébullition de l'eau ?

Quel est le point d'ébullition de l'eau ?
Le point d'ébullition de l'eau est de 100 °C ou 212 °F à une pression de 1 atmosphère (niveau de la mer). Toutefois, cette valeur n'est pas constante. Le point d'ébullition de l'eau dépend de la pression atmosphérique, qui varie avec l'altitude. L'eau bout à une température plus basse lorsque l'on prend de l'altitude (par exemple en gravissant une montagne), et bout à une température plus élevée si la pression atmosphérique augmente (au niveau de la mer ou en dessous). Le point d'ébullition de l'eau dépend également de sa pureté. L'eau contenant des impuretés (comme l'eau salée) bout à une température plus élevée que l'eau pure. Ce phénomène est appelé élévation du point d'ébullition, qui est l'une des propriétés colligatives de la matière.

Quelle est la densité de l'eau?

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La densité maximale de l'eau est de 1,00000 gramme par centimètre cube (g/cm3) à 3,98 °C. La densité à 25 °C est de 0,99705 g/cm3.

Quel est le moment dipolaire de l'eau?

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Le moment dipolaire de l'eau est de 1,85 D.

Quelle est la constante diélectrique de l'eau ?
La constante diélectrique ou permittivité relative de l'eau est de 78,5.

Quelle est la constante de dissociation de l'eau ?
En raison de la polarité élevée des molécules d'eau, des liaisons hydrogène se forment entre elles et, par conséquent, une molécule d'eau a la capacité de céder un proton à une molécule voisine, ce qui fait que la molécule qui a cédé son proton a une charge nette négative et que la molécule d'eau qui l'a accepté a une charge positive. Cela indique que l'eau est ionisée, car elle agit comme un acide en donnant des protons (H+), également appelés ions hydrogène, et comme une base en les acceptant, selon la théorie de Brønsted et Lowry. Ainsi, l'eau peut se trouver sous deux espèces ioniques : l'hydronium (H3O+), une molécule d'eau qui accepte un proton et fonctionne comme un acide, et l'hydroxyle OH-, qui est l'espèce qui reste lorsque la molécule d'eau abandonne son proton, et qui fonctionne comme une base, car elle peut accepter des protons. L'ion hydronium (H3O+ ) est simplifié en H+ (ion hydrogène ou proton). La dissociation de l'eau est une réaction d'équilibre. Cela signifie que la vitesse de la réaction directe est égale à la vitesse de la réaction inverse et que la concentration des réactifs et des produits ne change pas à l'équilibre. Lorsque de l'eau liquide pure est en équilibre avec des ions hydrogène et hydroxyde à 25 °C, la concentration molaire de OH- représentée par [OH-] est égale à la concentration molaire de H3O+ dans l'eau pure, c'est-à-dire [H3O+] = [OH-] = 10-7 M, où M est exprimé en moles/litre ou, en d'autres termes, [H+] = [OH-] = 1,0 × 10-7 mol/L. La constante de dissociation de l'eau est donnée par Kw = [H+] [OH-] = 1,0 - 10-14. Toute solution dans laquelle les concentrations de H+ et de OH- sont égales est considérée comme une solution neutre (pH = 7). Une eau totalement pure est neutre, bien que même de petites quantités d'impuretés puissent affecter ces concentrations d'ions et l'eau ne serait plus neutre. Le Kw est sensible à la pression et à la température, augmentant avec l'une ou l'autre.

À quoi sert l'eau dans un laboratoire ?

À quoi sert l'eau ?
L'eau utilisée dans les laboratoires, appelée à tort eau "distillée", est en fait une eau "purifiée" dans laquelle, à un degré plus ou moins élevé, diverses impuretés, tant organiques qu'inorganiques, ont été éliminées. L'eau est le réactif le plus important du laboratoire et est présente dans la plupart des processus et solutions utilisés dans le laboratoire. La pureté et la qualité de l'eau utilisée à des fins analytiques ont un impact majeur sur la fiabilité et la précision des résultats analytiques. Pour obtenir une eau de la qualité souhaitée, différentes méthodes telles que la distillation, l'ultrafiltration, l'osmose inverse, la déionisation, etc., ainsi que des combinaisons entre ces techniques, sont utilisées pour transformer une eau ordinaire en un réactif de laboratoire. Disposer d'une eau de bonne qualité dans les laboratoires nécessite une technologie de purification avancée et un contrôle strict des impuretés et des paramètres susceptibles d'affecter chaque détermination. Les analyses très sensibles dépendent dans une large mesure d'une grande pureté de l'eau. Différents organismes de normalisation tels que l'ISO (Organisation internationale de normalisation), l'ACS (American Chemical Society), l'ASTM (American Society for Testing and Materials), les Standard Methods for Analysis of Water and Wastewaters, etc., définissent des spécifications pour l'eau utilisée dans les laboratoires d'analyse, par exemple dans la norme ISO 3696 (eau à utiliser dans les analyses de laboratoire) ou l'ASTM D1193 (spécification standard pour l'eau en tant que réactif). De même, les pharmacopées, telles que la Pharmacopée européenne (EP ou Ph. Eur.) et l'USP (US Pharmacopoeia), établissent également des critères de pureté pour différents types d'eau à usage pharmaceutique.

Quelles sont les applications de l'eau en laboratoire ?
L'eau est le réactif le plus important du laboratoire et est présente dans la plupart des processus et solutions utilisés dans tout laboratoire. En raison de ses nombreuses applications, il est d'une importance capitale de choisir une eau de qualité appropriée pour obtenir des résultats de haute qualité, fiables et précis. Il existe différents degrés de pureté et de qualité de l'eau selon le type d'analyse, la technique utilisée ou l'application. Ses applications vont du lavage de matériel et d'équipement, de la préparation d'échantillons, de dilutions, d'étalons, de solutions volumétriques, de solutions tampons, de milieux de culture, d'éluants, de la préparation de réactifs en général, à l'utilisation de techniques très sensibles comme l'ICP-MS (Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry), ICP-OES (spectrométrie d'émission optique à plasma à couplage inductif), spectrométrie d'absorption atomique (AA), spectrophotométrie UV/VIS, techniques chromatographiques telles que HPLC (chromatographie liquide à haute performance), UHPLC (chromatographie liquide à ultra-haute performance), LC-MS (chromatographie liquide/spectrométrie de masse), GC-MS (chromatographie gazeuse/spectrométrie de masse). La chromatographie est actuellement la principale méthode utilisée pour la séparation de mélanges d'espèces chimiques étroitement liées. Il peut être utilisé pour l'identification qualitative et la détermination quantitative des espèces séparées. Les différentes techniques chromatographiques jouent un rôle important, entre autres, dans la préservation de l'environnement pour l'analyse et le contrôle des polluants dans l'eau potable, les eaux usées, le sol, les boues d'épuration, les échantillons d'air, etc. Parmi ces polluants figurent les hydrocarbures polyaromatiques (HAP), les composés organiques volatils (COV), les composés organiques persistants (POP), les polychlorobiphényles ou polychlorobiphényles (PCB), les dioxines, les furanes, les pesticides en général (insecticides, herbicides, fongicides, etc.), les pesticides organochlorés et organophosphorés, les nitrites, les amines, les phénols, etc. Il est également utilisé pour des applications en biologie moléculaire, électrochimie, électrophorèse, culture de tissus, etc.

Quels sont les différents degrés de pureté et de qualité de l'eau en tant que réactif de laboratoire ?

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Le choix de la qualité d'eau appropriée est d'une importance capitale dans tout laboratoire, afin d'obtenir des résultats analytiques de haute qualité, fiables et précis. Il existe différentes qualités spécifiques de pureté et de qualité de l'eau, en fonction du type d'analyse, de la technique utilisée ou de l'application, par exemple :
- Pour les laboratoires de génomique et de biologie moléculaire, pour l'analyse PCR --> Eau, pour PCR, sans ADN, pour la biologie moléculaire, convient pour la qPCR.
- Pour les laboratoires de recherche biochimique, par exemple pour la préparation de solutions antibiotiques --> Double eau distillée, stérile.
- Pour les applications analytiques générales nécessitant des niveaux élevés de pureté et une très faible teneur en impuretés --> Eau d'analyse, ACS (conforme aux spécifications de l'American Chemical Society).
- Pour le lavage des matériaux, les générateurs de vapeur --> Eau de qualité technique.
- Pour la production de médicaments par voie orale, le nettoyage des équipements ou l'élaboration de produits cosmétiques --> Eau purifiée (BP, Ph. Eur.) pure, de qualité pharmaceutique.
- Pour les techniques d'analyse instrumentale :
Eau supergradiente UHPLC --> Convient pour une utilisation dans les équipements UHPLC. Cette technique permet une analyse plus rapide que la HPLC, une meilleure sensibilité et une résolution plus élevée. Les solvants doivent présenter une transparence élevée aux faibles longueurs d'onde et une stabilité maximale de la ligne de base. Lorsque l'on travaille à des pressions plus élevées, le résidu de solvant fixe doit être réduit au minimum pour éviter le blocage de la pompe de l'équipement.
Eau pour UV, HPLC, ACS --> A utiliser comme solvant polyvalent pour HPLC et la spectroscopie UV-Vis/IR. La HPLC est une méthode utilisée dans presque tous les domaines de la chimie, de la biochimie et de la pharmacie. Par exemple : dans le développement des produits pharmaceutiques, l'analyse HPLC est utilisée pour vérifier la pureté des produits à différentes étapes du processus ; pour l'analyse des polluants environnementaux ; pour la détermination des médicaments ou des produits pharmaceutiques dans les échantillons biologiques ; pour le contrôle de la qualité des produits industriels et de chimie fine, etc. Eau pour l'analyse des métaux traces (ppt) --> Spécialement purifiée par distillation multiple, elle convient à l'analyse des métaux traces par ICP-MS. Cette technique est utilisée lorsqu'une très faible limite de détection d'environ 0,001 μg/L (1 ppt) à 0,01 μg/L (10 ppt) est requise. Il est utilisé pour le contrôle de la qualité de l'environnement, dans les laboratoires pharmaceutiques, dans la fabrication de réactifs, dans les laboratoires de recherche, dans les laboratoires de référence pour les métaux lourds dans l'alimentation humaine et animale, dans les études minérales, etc.
Eau LC-MS --> Caractérisée par une très faible concentration de métaux (<100 ppb) et une faible teneur en particules grâce à la microfiltration (avec un filtre à pores de 0,2 μm). L'adéquation LC-MS est contrôlée de manière à ce qu'aucun signal ne soit supérieur au pic moléculaire de la réserpine (609 amu) à la concentration de 50 ppb, sur une plage de 200 à 2000 amu. Il a une transmittance UV élevée et une excellente ligne de base pendant le test de gradient HPLC. La technique LC-MS (chromatographie liquide-spectrométrie de masse) utilise la chromatographie liquide comme système de séparation et la spectrométrie de masse comme système de détection. Elle combine ainsi les caractéristiques de haute séparation de la chromatographie liquide et de haute sensibilité de la spectrométrie de masse. Sa haute sensibilité et sa sélectivité en font un outil idéal pour l'identification et la quantification d'une multitude de composés dans les matrices les plus complexes. La technique LC-MS est utilisée par un nombre croissant de laboratoires de recherche et d'analyse dans différents domaines de l'industrie (laboratoires d'analyse environnementale, pharmaceutique, biotechnologique, alimentaire, etc.) Il permet de détecter des quantités de l'ordre du nanogramme d'une variété d'analytes, par exemple des métabolites de médicaments dans les fluides biologiques, des pesticides, des adultérants dans les aliments et les compléments alimentaires, des extraits de produits naturels, etc. Il est également utilisé pour l'analyse de petites et grandes molécules protéiques dans diverses matrices, pour la quantification d'impuretés génotoxiques dans les principes pharmaceutiques actifs, pour la détection d'agents dopants (tels que les agents anabolisants), pour la quantification de nucléotides et de leurs dérivés dans des cellules bactériennes, pour la quantification du protéome, dans des tests rapides pour la détection du SARS-CoV-2, etc., pour l'analyse quantitative de molécules à très faibles concentrations (voies métaboliques, hormones, métabolisme, impuretés synthétiques, etc.)