Atomes, éléments et composés – Session 3

Comme nous le savons, une solution se forme lorsqu’un soluté se dissout dans un solvant. La capacité du soluté à se dissoudre dans le solvant dans des conditions spécifiques est appelée solubilité. Les conditions spécifiques incluent des valeurs particulières de température et de pression. La solubilité est généralement mesurée en grammes par litre.

Le sel de table est soluble dans l'eau. La solubilité du sel de table dans l'eau est 360 g/L. Cela signifie qu'un maximum de trois cent soixante grammes de sel de table peuvent être dissous dans l'eau. Cette valeur de solubilité n'est valable qu'à température ambiante et pression standard.

Divers facteurs affectent la solubilité du soluté dans le solvant. Dans la plupart des cas, la solubilité des solides dans les liquides augmente avec l’augmentation de la température. Prenons par exemple un litre d’eau. Ajoutez autant de sucre que vous pouvez dans cette eau. Remuez constamment pour dissoudre le sucre.

Après un certain point, plus de sucre ne se dissoudra plus dans l’eau. Maintenant, faites-le chauffer un peu et ajoutez plus de sucre dans l'eau. Vous verrez que le sucre commencera à se dissoudre. C'est parce que, lorsque vous le chauffez en augmentant sa température, la solubilité du sucre augmente.

Mais pourquoi la solubilité des solides dans les liquides augmente-t-elle avec la température ? Lorsque nous augmentons la température de la solution, l’énergie du soluté et des molécules de solvant augmente. Cette énergie est suffisante pour briser les forces intermoléculaires qui maintiennent les particules de soluté ensemble. Lorsque ces forces sont surmontées, davantage de particules de soluté peuvent se mélanger au solvant. Cela entraîne une solubilité plus élevée.

Une solution saturée contient la quantité maximale de soluté qui peut être dissoute dans un solvant particulier dans des conditions spécifiques. Les conditions spécifiques sont généralement une température et une pression standard. Si vous ajoutez plus de soluté à la solution saturée, elle ne se dissoudra pas. Le soluté non dissous s’accumulera sous forme solide au fond du récipient.

Une solution sursaturée contient plus de soluté qu’elle ne pourrait normalement en contenir à une température et une pression particulières. Dans la solution sursaturée, la quantité de soluté présente dépasse sa solubilité normale. La sursaturation est obtenue en dissolvant le soluté dans un solvant à température élevée. Ensuite, il est refroidi lentement pour éviter que l’excès de soluté ne précipite.

Les solutions sursaturées sont très instables. C'est parce qu'ils contiennent plus de soluté que le solvant peut normalement en contenir à cette température. Toute perturbation peut déclencher une cristallisation ou une précipitation rapide. Les solutions sursaturées ont des applications pratiques. Par exemple, la production de certains types de bonbons implique la création de solutions de sucre sursaturées. La solution cristallise ensuite lors du refroidissement pour créer une texture lisse.

Dans une solution insaturée, le solvant n’a pas dissous la quantité maximale de soluté possible dans un ensemble de conditions données. C'est la solution qui peut dissoudre plus de soluté car elle n'a pas atteint son point de saturation. Les solutions insaturées sont courantes dans la vie quotidienne. Par exemple, lorsque vous ajoutez du sucre dans une tasse de thé et que vous remuez jusqu’à ce que le sucre soit complètement dissous, vous pouvez dire que vous avez créé une solution de sucre insaturé. C'est parce que vous pourriez ajouter plus de sucre avant qu'il ne soit saturé.

Imaginez que vous avez un mélange d’encres différentes. Vous voulez savoir quelles encres colorées ont été mélangées pour créer ce mélange. Comment le feriez-vous ? Nous pouvons le faire à l’aide de la chromatographie. La chromatographie est une technique de laboratoire utilisée pour séparer les mélanges en leurs composants individuels. Il existe différents types de techniques de chromatographie.

Ici, nous utiliserons la technique de chromatographie sur papier pour séparer un mélange d’encres. Il existe deux phases dans la chromatographie sur papier. On les appelle phase stationnaire et phase mobile. La phase stationnaire ne bouge pas. En chromatographie sur papier, un morceau de papier filtre est utilisé comme phase stationnaire.

La phase mobile remonte la phase stationnaire. La phase mobile est généralement un solvant ou un mélange de solvants. En chromatographie sur papier, la phase mobile remonte le papier filtre. Cela se produit en raison de l’affinité du liquide avec le papier filtre.

Le mélange à séparer est généralement dissous dans une petite quantité de solvant. Une petite quantité de cette solution est appliquée près du bas du papier filtre. Le papier filtre est ensuite placé dans un récipient muni d’un couvercle. Le récipient est recouvert d’une petite quantité de phase mobile. Le couvercle est fermé, créant un environnement scellé. La phase mobile se déplace vers le haut du papier par capillarité.

Au fur et à mesure que le solvant remonte le papier, il entraîne avec lui les composants du mélange. Différents composants se déplacent à des vitesses différentes. Cela conduit à leur séparation le long du papier. Une fois que le front du solvant atteint un point particulier sur le papier, le papier est retiré du récipient. Les composants séparés sont ensuite visualisés. Dans le cas de substances colorées, cela peut être fait en regardant les bandes ou les taches colorées sur le papier. Comme vous pouvez le voir, le mélange d’encres est séparé.