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L’eau préfère les charges négatives

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En présence d’autres substances, les molécules d’H2O favorisent le contact avec les éléments dont la charge électrique est négative. Des chercheurs de l’EPFL publient une étude sur le sujet qui pourrait notamment jeter une nouvelle lumière sur la formation des cellules.

Dans la vie, il vaut mieux être positif, dit-on. Sauf lorsqu’on est un ion plongé dans l’eau… Des chercheurs du Laboratoire de biophotonique fondamentale de l’EPFL ont découvert que lorsqu’elles sont en présence d’autres substances, les molécules d’eau s’associent plus volontiers avec les éléments dont la charge électrique est négative. Les résultats de leur recherche sont publiés aujourd’hui dans l’édition internationale d’Angewandte Chemie.

A l’aide de techniques de spectroscopie optique de pointe, les scientifiques ont étudié le comportement d’ions – des atomes ou des molécules ayant perdu ou gagné un électron et donc chargés électriquement – placés dans un milieu aqueux. Ils en ont sélectionné deux absolument identiques en termes de forme, de taille et de structure chimique, mais de charges électriques opposées. Or, leurs interactions avec les molécules d’eau pourtant électriquement neutres se sont avérées très différentes selon qu’ils sont chargés positivement ou négativement.

Les observations ont montré que les liaisons hydrogène – c’est-à-dire la force électrostatique liant les atomes d’hydrogène à d’autres tels que l’oxygène ou l’azote – étaient plus de 6 fois plus nombreuses lorsque les ions étaient chargés négativement. Ces liaisons étaient également beaucoup plus fortes. En quelque sorte, l’eau entretient des relations plus collaboratives avec ces ions négatifs. Ceux-ci sont ainsi beaucoup mieux hydratés et leurs effets, notamment sur l’orientation et l’alignement des molécules d’eau à l’interface entre deux substances, s’en trouvent également renforcés et sont plus stables.

«Notre découverte jette une nouvelle lumière sur certains phénomènes biologiques, chimiques et physiques, relève Sylvie Roke, qui dirige le LBP. Elle peut influencer de nombreuses études, par exemple sur la formation des cellules». Car selon elle, cela pourrait expliquer pourquoi les membranes cellulaires sont de charge soit neutres, soit négatives. Elle fait l’hypothèse que lorsque la vie a émergé dans les océans, il y a 3,8 milliards d’années, les premiers êtres unicellulaires ont ainsi opté pour une structure plus stable et plus avantageuse et se sont donc adaptés aux inclinations de l’eau pour les charges négatives.

"Charge Asymmetry at Aqueous Hydrophobic Interfaces and Hydration-Shells":
Rüdiger Scheu, Blake M. Rankin, Yixing Chen, Kailash C. Jena, Dor Ben-Amotz and Sylvie Roke


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