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Patrick Sharrock Département de chimie IUT Castres CHIMIE GENERALE.

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1 Patrick Sharrock Département de chimie IUT Castres CHIMIE GENERALE

2 PROGRAMME Solubilité et formation de solutions. Réactions de précipitation, produits de solubilité Formation de complexes, constantes déquilibre Adsorption, isothermes de Langmuir

3 Définition dune solution Une solution est un mélange physique homogène dun soluté et dun solvant. Une solution est une matière homogène qui contient plus dune substance Solubilité et formation de solutions.

4 Les mélanges Hétérogènes (zones de compositions différentes): plusieurs phases (huile-eau ; sable-eau ; terre-herbe) Homogènes (composition uniforme en tout point): une seule phase (eau de mer ; essence ; air ; alliages) Solubilité et formation de solutions.

5 Suspensions Les suspensions peuvent être des mélanges homogènes avec des particules de 1 m ou plus, visibles a lœil nu. Le sang, un aerosol, la vase sont des suspensions. Les suspensions sont opaques à la lumière se séparent lentement (sédimentent) et peuvent être filtrées. Les suspensions sont donc hétérogènes Solubilité et formation de solutions.

6 Colloides Les colloides sont des mélanges contenant des aggrégats de molécules (2 à 1000 nanomètres) qui sont homogènes a loeil nu comme le lait, le brouillard. Les colloides sont opalescents (diffusent la lumière). Les colloides ne sédimentent pas et leurs particules ne peuvent être séparées par filtration. On parle de suspensions colloidales. Les émulsions (mayonnaise) sont aussi hétérogènes. Solubilité et formation de solutions.

7 Solutions Les solutions sont des mélanges de molécules (dimensions de 0,1 a 2 nanomètres) Même si elles sont colorées les solutions sont transparentes. Les molécules ne se séparent pas par sédimentation ou filtration et forment un mélange homogène. Les molécules deau et déthanol sont parfaitement miscibles: Solubilité et formation de solutions.

8 Composition dune solution Le solvant: Composant principal déterminant pour les propriétés physiques Le soluté: Composant mineur de la solution Solubilité et formation de solutions.

9 Composition dune solution Dans le cas eau + éthanol, le soluté peut être leau ou léthanol, le solvant léthanol ou leau. Dans le cas du sucre, quand les molécules ne peuvent plus être solvates par leau, la solution est dite saturée. On a alors deux phases: un solide et une solution. Solubilité et formation de solutions. La solubilité du sucre dans leau est de 1,8kg/l

10 Solubilité et formation de solutions. Solubilité La solubilité, notée "s" s'exprime en g/L ou en mole/L. Par convention, un composé est dit soluble si s > 0,1 mole/L. Un composé est peu soluble si s < 0,1 mole/L. Et insoluble si s < mole/L. Le verre a une solubilité négligeable dans leau. Les chimistes utilisent des béchers en verre

11 Solubilité et formation de solutions. Les types de solutions Les trois états de la matière, solide, liquide et gaz, donnent en théorie neuf combinaisons de mélanges, mais seulement sept types de solutions. Les gaz ne peuvent pas dissoudre les solides ou les liquides.

12 Solubilité et formation de solutions. Les types de solutions SolutéSolventexemple Gaz Air (O 2 /N 2 ) GazLiquideO 2 /eau GazSolideH dans Pt Liquide (évaporé) GazHumidité/air Liquide Hexane/essence LiquideSolideHg/Ag Solide (sublimé) GazS ou I 2 /air SolideLiquideSucre/eau solideSolideAlliage (Sn/Pb)

13 Solubilité et formation de solutions. Les types de solutions Les contenants et contenus sont différents….. Les produits semblables ont plus de facilité à se mélanger.

14 Solubilité et formation de solutions. Les types de solutions Les produits semblables ont plus de facilité à se mélanger.

15 Solubilité et formation de solutions. Les types de solutions Les produits semblables ont plus de facilité à se mélanger. Les molécules gazeuses sont toutes miscibles

16 Solubilité et formation de solutions. Les types de solutions Les métaux forment des solutions solides quand leurs rayons atomiques sont proches à 10% près.

17 Solubilité et formation de solutions. Solubilité des gaz La solubilité de lhydrogène dans le platine augmente avec la température Lhydrogène se dissocie pour former des hydrures

18 Solubilité et formation de solutions. Solubilité des gaz Les gaz sont peu solubles dans leau, sauf sils réagissent (HCl, NH 3 ) La solubilité de loxygène dans leau est de 1,32mmole/litre

19 Solubilité et formation de solutions. Solubilité des gaz Mécanisme de dissolution 1-Un peu dénergie est requise pour faire une poche dans le solvant 2-Un peu dénergie est libérée par la solvatation du gaz Dans leau, 2>1, et O 2 (g) + H 2 O(liq) -- O 2 (aq) + Loxygène est plus soluble dans leau froide Mais les solvants organiques solvatent peu (2<1) et loxygène sy dissout plus à chaud quà froid car la dissolution est endothermique.

20 Solubilité et formation de solutions. La loi de Henry A température constante, la solubilité dun gaz dans un liquide dépend de sa pression partielle. P gaz = KC ou K est la constante de Henry (dépend du gaz, du solvant et T)

21 Solubilité et formation de solutions. Mécanisme de dissolution des solides Le sucre possède des liaisons intramoléculaires fortes et des liens intermoléculaires faibles Pour dissoudre le sucre dans leau on doit: 1-Séparer les molécules de glucose 2-Faire des cavités dans leau pour y placer le sucre 3-Solvater les molécules dissoutes 1 et 2 sont endothermiques, mais 3 est exothermique. Il faut un certain nombre de molécules deau pour « entourer » chaque sucre. La dissolution sarrête quand toutes les molécules deau sont prises. La solution est dite saturée quand il y a présence de deux phases (s et l).

22 Solubilité et formation de solutions. Mécanisme de dissolution Sucre + eau + = solution (soluté + solvent) Le résultat global est endothermique, comme la fusion du sucre. Si on chauffe, on dissout plus (on déplace la réaction vers la droite) Quand on refroidit une solution saturée, on favorise la cristallisation Une solution est temporairement sursaturée en attendant que les molécules de soluté sagglomèrent (nucléation, puis cristallisation)

23 Solubilité et formation de solutions. La dissolution de KCl ou KNO 3 est endothermique La dissolution de Na 2 SO 4 est exothermique

24 Solubilité et formation de solutions. La majorité des sels sont plus solubles dans leau chaude Les différences de solubilité permettent de séparer des sels Si on mélange deux solutions saturées de NaNO3 et de KCl a 10°C, on précipite KNO3.

25 Solubilité et formation de solutions. Propriétés des solutions aqueuses solutionconductivité (mS) H2O distillée20 Eau potable560 NH3 0,05 M325 CH3-COOH 0,05 M 236 C6H12O6 0,05 M 43 HCl 0,05 M13000 NaCl 0,05 M3700

26 Solubilité et formation de solutions. Les solides ioniques se dissocient dans un solvant polaire


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