Qui se ressemblent, s’assemblent !

Bonjour tout le monde,

Je continue aujourd’hui sur ma lancée du monde de l’eau en vous parlant de son très grand pouvoir de dissolution…

Cascade de Jonathan’s Run (source)

Tout d’abord, quelques définitions.

La solubilité dans l’eau, est la capacité que possède une substance (qu’on appelle soluté) de se dissoudre (ne pas dire  » fondre ») dans le solvant (ici l’eau). Une fois la substance dissoute, on ne la voit plus…

Dans la plupart des liquides, il existe une quantité limitée de soluté pouvant être dissout. Quand on atteint cette quantité, on dit qu’on atteint la « saturation« …Au delà de la saturation, le soluté ne se dissout plus, la solution est sur-saturée.

L’eau a un pouvoir de dissolution très grand pour de nombreux solutés.

La solubilité du sucre par exemple est de 2 kg/l à 20 °C, et de 4 kg/l à 80 °C.

A 20 °C, on peut donc dissoudre 2 kg dans 1 l d’eau. Le moindre grain de sucre supplémentaire restera visible en phase solide.

La transparence de l’eau qui pourtant contient énormément de minéraux dissous. (Source)

Le sucre n’est qu’un exemple mais l’eau permet de dissoudre énormément de composés : des substances ioniques (sel de cuisine par exemple), des substances moléculaires (sucre, les alcools…), des gaz (ammoniac, l’oxygène, CO2)…

Quelques explications :

Pourquoi est-ce si facile pour l’eau ? Et bien, rappelez vous dans un précédent article (clic clic), j’évoquais la « petite » molécule d’eau et sa « polarité » (délocalisation des charges + d’un côté et charge – de l’autre). Ce qui veut dire que chaque molécule d’eau se comporte comme un petit aimant !

Qui se ressemblent, s’assemblent…toutes les substances qui comme l’eau, sont polaires  vont bien s’entendre avec les molécules d’eau… Les côtés négatifs de l’eau attirent les régions positivement chargées du soluté, et vice versa pour les charges positives. L’ammoniac (NH3, gaz) par exemple est très polaire, il y a donc apparition de liaisons hydrogène qui permettent de fixer une grande quantité de NH3 aux molécules d’eau.

De la même façon, tous les sels (composés ioniques donc chargés) sont très solubles dans l’eau qui comme un aimant attire les charges. Lorsqu’un grain de sel pénètre dans l’eau, il est entouré de nombreuses molécules d’eau. La relative petite taille de ces molécules d’eau fait que plusieurs d’entre elles entourent la molécule de soluté. Il semble disparaître…

Lorsqu’on dépasse la saturation, il n’y a plus assez de molécules d’eau pour entourer le soluté…on a atteint la limite de solubilité. Les molécules de soluté sont proches les unes des autres, et sont en assez grand nombre pour être visibles.

Pourquoi une grande solubilité vis à vis des sucres et des alcools ? car même s’il s’agit de molécules de plus grande taille (comparé à l’oxygène, NH3 ou le sel), ce sont des molécules polaires donc avec des charges localisées.

Que contiennent les eaux de source ? des substances dissoutes essentiellement sous forme ionique. Celles-ci proviennent de la dissolution des minéraux des roches (calcaires,  gypse …) Les roches silicatées n’apportent guère que du sodium, du potassium et des éléments rares (traces).

Une autre source parfois non négligeable est la pollution agricole (nitrate et phosphate) et industrielle (sulfate).

Influence de la température ?

Généralement, lorsqu’on augmente la température, la solubilité d’un soluté augmente (revoir l’exemple du sucre). Rappelez vous, la température est liée à l’agitation des molécules. Lorsqu’il fait plus chaud, l’agitation augmente et il y a plus de chance de favoriser les rencontres soluté/solvant !

Il y a des exceptions bien sûr ! le calcaire par exemple, qui se dépose (donc diminution de la solubilité dans l’eau) beaucoup plus dans les conduites d’eau chaudes. On expliquera pourquoi un jour…

Les substances qui ne sont pas solubles dans l’eau

Ce sont donc des substances de nature différente de l’eau ayant donc peu d’affinité avec elle : ce sont les molécules apolaires (pas de charge localisée) qui ne sont pas attirées par l’aimant.

Toutes les molécules grasses sont des molécules apolaires : on comprend ainsi pourquoi il est difficile de les déloger d’un vêtement par exemple. Dans ces cas là, il faut faire appel à une substance intermédiaire qui se lie à la fois à l’eau et à la graisse, ce sont les lessives et les savons…

A une prochaine fois pour la suite….

Pour en savoir plus :

http://www.techno-science.net/?onglet=glossaire&definition=5754

http://users.skynet.be/meeki/Chimie/Chimie.html

http://fr.wikipedia.org/wiki/Solubilit%C3%A9

6 comments for “Qui se ressemblent, s’assemblent !

Laisser un commentaire

Votre adresse de messagerie ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *