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Maths, Physique, Chimie


Didier Perret [DR]

Didier Perret

Docteur

Section de chimie et biochimie
Université de Genève

D’abord, il y a sucre et sucre… On recense en effet des milliers de composés appartenant à la grande famille des "sucres", que les scientifiques nomment "saccharides". Dans tous les cas, la molécule de base contient des atomes de carbone, d'oxygène et d'hydrogène qui peuvent s'arranger selon différentes combinaisons. On trouve des "monosaccharides" (structure de base), des "disaccharides" (combinaison de deux structures de base), et des "polysaccharides" (chaînes de nombreuses structures de base assemblées entre elles).

Le sucre, dont on fait usage dans le langage courant et dans notre alimentation, est du saccharose, un disaccharide constitué de deux entités distinctes, le glucose et le fructose.

Alors qu'on peut dissoudre à température ambiante environ 2 kilogrammes de sucre par litre d'eau (et en chauffant l'eau à ébullition, on peut même aller jusqu'à environ 5 kilogrammes de sucre par litre!), on n’arrive pas à dissoudre plus que 5-6 grammes de sucre par litre d'éthanol.

Pour comprendre cette différence énorme, il faut jeter un coup d'œil à la molécule de sucre et aux molécules d'eau et d'éthanol, et voir comment leurs charges électriques se répartissent.

La molécule de sucre présente une certaine inhomogénéité dans la répartition de ses charges électriques: en quelque sorte, certaines régions de la molécule sont légèrement négatives et d'autres sont légèrement positives, mais sans plus; la molécule est, quant à elle, électriquement neutre.

La molécule d'eau H2O est, elle aussi, électriquement neutre, mais elle exhibe une très grande inhomogénéité entre régions positives (du côté des deux atomes d'hydrogène) et négative (du côté de l'atome d'oxygène). Cette caractéristique exemplaire fait que l'eau est capable de "solvater" – c'est-à-dire "entourer" – très fortement, et aussi de "dissocier" – c'est-à-dire "casser" – les molécules qui lui ressemblent.

Pour sa part, la molécule d'éthanol CH3-CH2-OH, aussi électriquement neutre, ressemble un peu à la molécule d'eau, en ce sens qu'elle contient le fragment -OH comme l'eau, mais son fragment CH3-CH2- ne lui confère pas une inhomogénéité électrique aussi forte que l'eau. En conséquence, l'éthanol est capable de "solvater" les molécules qui lui ressemblent, mais nettement moins fortement que l'eau, et en plus il n'arrive pas à les "dissocier".

Pour conclure, la molécule de sucre a un caractère électrique peu prononcé et ne sera pas influencée par la capacité de "dissociation" de l’eau, mais l'extraordinaire capacité de "solvatation" de l'eau permettra de dissoudre beaucoup de sucre. Inversement, l'éthanol sera en mesure de "solvater" le sucre mais sa capacité de "solvatation" sera trop faible pour permettre une importante dissolution du sucre.

10.01.17