Ch09 Cohésion de la matière
Cohésion d'un solide
Solide ionique
Un solide ionique est une structure solide composé de cations et d'anions répartie régulièrement dans le volume.
La cohésion du solide est assurée par les interactions électrostatiques entre anions et cations.
Le solide ionique est électriquement neutre, il contient autant de charges positives que négatives.
Cristal ionique Na+ + Cl-
Solide moléculaire
Un solide moléculaire est constitué de molécules réparties régulièrement dans l'espace.
La cohésion est due :
- aux intéraction de Van der Waals (interaction électrostatique attractives)
- aux liaisons hydrogène
Interaction de Van der Waals
Pour les interactions de Van der Waals, si les molécules sont :
- polaires : les charges partielles opposées s'attirent
- apolaire : les charges partielles fluctuent en permanence, il y a attraction entre une zone + et une zone - d'une molécule
Liaison hydrogène
interaction électrostatique faible entre un atome d'hydrogène portant une charge partielle positive et un atome très électronégatif.
Aδ - — Bδ + --–— |C
Solubilité d'une espèce dans un solvant
TP : Comment extraire une espèce chimique d'un mélange ? TP
Matériel
Cyclohexane, éthanol, béchers, sulfate de cuivre solide, diiode solide, mélange vert inconnu, tubes à essai.
Densités
- Eau : deau = 1,00
- Cyclohexane : dcyc = 0,79
- Éthanol : deth = 0,78
Dans un mélange hétérogène, le liquide le moins dense forme toujours la phase supérieure.
Tests de miscibilité des solvants
À l’aide de tubes à essai et des solvants indiqués, réaliser des expériences permettant de compléter le tableau suivant. Utiliser seulement 1 mL de chaque solvant pour les mélanges !
| Miscible ? | eau | cyclohexane |
| cyclohexane | non | XXXXXXXXXXX |
| éthanol | oui | oui |
Tests de solubilité
- Sulfate de cuivre
Dans des tubes à essai, tester la solubilité de quelques cristaux (3 ou 4) de sulfate de cuivre CuSO4 (s) dans 2 mL des solvants proposés. Indiquer très soluble, peu soluble ou insoluble.
Solubilité ? CuSO4 (s) Couleur de la solution eau TRÈS soluble Bleue cyclohexane INSOLUBLE X éthanol INSOLUBLE X - Diiode
Tester de la même façon le diiode.
Solubilité ? I2 (s) Couleur de la solution eau peu soluble Jaune cyclohexane très soluble Rose éthanol très soluble Orange
Extraction par solvant
Une solution de diiode et de sulfate de cuivre. Les deux espèces ne sont pas traitées de la même manière lors de leur recyclage :
- le diiode est un déchet halogéné
- le sulfate de cuivre est une solution de sels métalliques
Protocole
- Dans trois tubes à essais, verser 1 mL du mélange vert, puis
- ajouter 2 mL d'eau dans le premier
- ajouter 2 mL de cyclohexane dans le deuxième
- ajouter 2 mL d'éthanol dans le dernier
- Boucher les tubes à essais, agiter puis laisser décanter
- Faire le schéma légendé de vos observations.
Compléter le texte suivant en utilisant les mots : /grande, agite, très soluble, solvant, décanter, non miscible, passe, solubilité/
«On ajoute un solvant, non miscible à la solution, dans lequel l'espèce chimique est très soluble. On agite le mélange pour que l’espèce chimique passe dans le solvant extracteur puis on laisse décanter. À la fin de la décantation, l’espèce chimique est majoritairement dans le solvant où sa solubilité est la plus grande.»
Le solvant extracteur doit être non miscible avec le solvant initial et l’espèce à extraire doit avoir une plus grande solubilité dans le solvant extracteur.
Compatibilité soluté solvant
- Un solide ionique est soluble dans un solvant polaire.
- Un solide moléculaire est soluble dans :
- un solvant polaire si la molécule est polaire ;
- un solvant apolaire si la molécule est apolaire.
Solubilité dans un solvant
| eau (polaire) | cyclohexane (apolaire) | |
|---|---|---|
| Na+ + Cl- | Soluble | Insoluble |
| I2 | Insoluble | Soluble |
Cas du savon
Une espèce est :
- hydrophile si elle est soluble dans l'eau. Une telle espèce est souvent polaire, voire capable de liaisons hydrogène avec l'eau.
- lipophile si elle est soluble dans les graisses. Elle est apolaire. Une telle espèce est souvent hydrophobe.
- amphiphile si elle possède une partie hydrophile et une autre lipophile
Les savons ont des propriétés amphipiles, une partie de la molécule est hydrobhile, une autre est lipophile.
TODO Dissolution d'un solide
TODO Dissociation et solvatation
La mise en solution d'un composé solide dans un solvant est modélisée par deux étapes :
- la dissociation : le solvant sépare les molécules (ou les ions)
- la solvatation : une nouvelle interaction électrostatique s'établit entre les molécules du soluté et du solvant.