Pourquoi l'alcool ne gèle pas au congélateur ?

Vous pouvez oublier votre bouteille de vodka au congélateur, le liquide ne se solidifiera pas. Attention pourtant aux idées reçues : l'alcool gèle ! Certes, pas à la même température que l'eau, mais il gèle. Pourquoi cette différence ?

3 états, 3 types de liens entre molécules

Tout corps peut se trouver sous 3 états différents : solide, liquide et gazeux. Et l'alcool n'échappe pas à la règle. Ces trois états correspondent en fait à 3 comportements des molécules entre elles.

A l'état solide, les molécules sont immobiles. Elles sont solidement attachées entre elles par des liaisons fortes. Cependant, il ne faut pas considérer le solide comme un état figé de la matière car avec la température, les atomes vibrent autour de leur position d'équilibre. Et plus la température grimpe, plus l'amplitude des vibrations croît.

Pour qu'un solide devienne liquide, il faut que ces liaisons soient rompues. Cela demande de l'énergie, comme de la chaleur. Une fois à l'état liquide, les molécules sont liées ensemble par des forces moins puissantes, dites de Van der Waals. Du coup, les molécules peuvent bouger, et le liquide s'écouler.

Enfin, si l'énergie du système augmente encore (par exemple si la température grimpe), les molécules se libèrent les unes des autres, se déplacent à peu près librement et sont animées d'un mouvement incessant d'autant plus important que la température est élevée. C'est l'état gazeux.

Geler, c'est ralentir les molécules

Pour qu'une substance liquide gèle, il faut que les molécules soient suffisament immobiles pour s'arrimer entre elles. Or justement, quand la température chute, les mouvements moléculaires ralentissent ce qui rend possible la solidification.

Voilà pourquoi lla température à laquelle une substance gèle (devient solide) dépend des caractéristiques de ses molécules et des forces attractives entre elles. Par exemple l'eau a des molécules avec des forces attractives si puissantes qu'elle gèle à une température plus haute que d'autres corps dont les molécules sont de taille/masse similaire à l'eau. S'il n'existait pas ces forces attractives entre les molécules d'eau, l'eau se trouverait sous forme gazeuse à nos températures.

Geler l'alcool nécessite une température en dessous du zéro : les forces attractives intermoléculaires ne sont pas aussi fortes que celles régnant dans l'eau. Résultat : les deux premiers alcools les plus simples, le méthanol (constituant des antigels, justement) gèle à partir de -97,7°C et l'éthanol (constituant des boissons alcoolisées) à -114,4°C. On est loin des -18°C de votre congélateur.

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