Peut-on voir les molécules ?

Les molécules sont des particules le plus souvent très petites.
La longueur d’une molécule d’eau est d’environ 10^-10 m (0,0000000001 m). Une molécule de saccharose, présente dans le sucre, mesure environ 10^-9 m.

Impossible évidemment de voir des particules aussi petites, même avec une loupe ou un microscope classique. Comment dans ce cas déterminer la taille d’une molécule ?
Les physiciens et les chimistes utilisent des techniques complexes utilisant par exemple des rayons X ou infra-rouges.

Malgré tout, il est possible de déterminer approximativement les dimensions de certaines molécules comme les molécules présentent dans l’huile par exemple.

Cette expérience a été réalisée par Benjamin Franklin (1706-1790) au XVIII^ème siècle.
La vidéo ci-dessous la reproduit à petite échelle. La surface de l'eau est recouverte de poivre afin de voir la tâche d'huile s'étaler.

Le principe consiste à verser un petit volume d’huile, que l’on aura mesuré précisément, sur une grande surface d’eau.
Les molécules présentes dans l’huile sont de grandes molécules qui ont la particularité d’avoir une extrémité qui "aime l’eau" et une extrémité qui "déteste l’eau".
Une fois déposée sur l'eau, la goutte d’huile s’étale. Les molécules qui la constituent se placent de façon à avoir leur partie qui "aime l’eau" dans l'eau et celle qui "déteste l’eau" à l’intérieur de la goutte (voir le schéma ci-contre).

La tâche d'huile s’étend de plus en plus à la surface de l’eau, les molécules continuent de se répartir les unes à coté des autres, une extrémité dans l’eau, l’autre extrémité dans l’air.

Une fois la taille maximum atteinte, l’épaisseur de la tâche d’huile est à peu près égale à la longueur d'une molécule.

Il ne reste plus qu’à mesurer la surface de la tâche. Le volume de la tâche est égal au volume d'huile versé, par une simple division, on obtient l’ordre de grandeur des molécules.

Ordre de grandeur des molécules = Volume de la tâche / Surface de la tâche

Ainsi, s’il n’est pas possible de voir une molécule, il est toutefois possible d’en mesurer certaines avec une simple règle... et beaucoup d’astuce !