Que sont les mélanges ?

Division des mélanges

1. Si, à l’œil nu, la répartition des composants d’un mélange n’est pas visible, le mélange est homogène . Des exemples de tels mélanges sont l’eau minérale, les parfums et les liquides ou l’air parfumés.
2. Lorsque les composants d’un mélange sont visuellement distinguables, il s’agit de mélanges hétérogènes. De tels mélanges, même après une agitation ou une agitation prolongée, présentent clairement des couches différentes.

Exemples de mélanges hétérogènes

Le premier peut être de l’eau avec de l’huile , auquel cas il s’agit d’un mélange de deux liquides qui ne se mélangent pas même lors de l’agitation, et des gouttelettes d’huile peuvent facilement être vues flotter à la surface de l’eau. Un autre type de mélange hétérogène est la craie en poudre dans l’eau . C’est un solide introduit dans un liquide qui ne s’y dissout pas. Le mélange donne une bouillie qui, après un certain temps, se stratifie et les particules de craie coulent au fond.

Solution

Il s’agit d’un type particulier de mélange composé d’au moins deux composants, dont l’un est appelé solvant et les autres sont appelés substances dissoutes dans celui-ci . Lorsque deux liquides ou deux gaz sont mélangés, le solvant, également appelé phase dispersive, est généralement la substance la plus présente en solution. La substance en moindre quantité est celle qui y est dissoute. Les substances dissoutes sont également appelées phase dispersée et il peut y en avoir plusieurs dans une solution. Dans de tels cas, on parle de solutions multi-composants .

Solutions couramment utilisées

Au quotidien, il est courant de trouver des solutions de diverses substances dans l’eau, éventuellement dans des solvants organiques. Dans les ménages, par exemple, les solutions sont utilisées à diverses fins, notamment :

• vinaigre, une solution à 10 %d’ acide acétique ,
• on utilise du peroxyde d’hydrogène pour désinfecter les plaies, soit une solution deperoxyde d’hydrogène à 3%,
• une autre solution – le lait – est souvent ajoutée au café ou aux céréales du petit-déjeuner.

Des exemples de solutions dans d’autres états de la matière incluent l’air, qui est un mélange principalement d’azote, d’oxygène, de vapeur d’eau et de dioxyde de carbone, et le bronze, une solution à l’état solide composée de cuivre et d’étain. La quantité de substance dissoute dans le solvant détermine à quel type elle appartient – si elle est concentrée ou diluée.

Types de solutions

Il existe plusieurs divisions de solutions selon les paramètres considérés. Le plus important d’entre eux est la division en :

1. Une solution saturée est une solution obtenue en dissolvant la quantité maximale possible d’une substance dans un solvant. Cela signifie qu’il n’est plus possible de dissoudre davantage de phase dispersée dans les conditions de pression et de température données.
2. Une solution insaturée est une solution sur 100 g dont, à une température et une pression données, il est encore possible de dissoudre de plus grandes quantités de soluté. La quantité de substance présente affecte sa concentration.

Parmi les solutions, on distingue également :

1. Une solution diluée est une solution dans laquelle la quantité de solvant est nettement supérieure à la quantité de soluté. Ce sont généralement des solutions avec une concentration de quelques pour cent.
2. Une solution concentrée est une solution dans laquelle la quantité de substance de la phase dispersée par rapport à la phase dispersante est de plusieurs dizaines pour cent.
3. Une solution sursaturée est un système spécifique dans lequel se trouve une quantité supplémentaire de substance qui ne peut pas être dissoute dans les conditions de pression et de température données. Ce type de solution peut facilement être obtenu en refroidissant soigneusement une solution saturée. De telles solutions se caractérisent par une grande instabilité et le système peut être perturbé même en agitant plus vigoureusement ou en injectant un cristal supplémentaire de la substance, ce qui entraîne la cristallisation complète de la substance en excès et le passage de la solution à l’état saturé.

Plusieurs méthodes peuvent être utilisées pour augmenter la saturation d’une solution : augmenter la quantité de soluté, évaporer une partie du solvant et, dans le cas des solides, la saturation est également augmentée en abaissant la température. Dans la situation inverse, pour réduire la saturation de la solution, le moyen le plus simple consiste à ajouter davantage de solvant au système ou, dans le cas de solides, à augmenter la température de la solution. Les manœuvres de température sont efficaces pour les systèmes liquide-solide, car elles affectent directement la solubilité de la substance dans la phase de dispersion.

Solubilité

La condition de base pour la formation d’une solution, c’est-à-dire d’un mélange optiquement homogène, est l’apparition d’un processus appelé dissolution . Cela implique le passage des molécules d’une substance en solution. L’inverse de ce processus est la formation d’une phase cristalline solide, c’est-à-dire la cristallisation de la substance. Chaque substance a son propre taux de dissolution et son efficacité. On peut dire qu’une substance est très soluble dans l’eau, par exemple, et qu’une autre est très peu soluble dans l’eau. La solubilité, quant à elle, est le nombre de grammes d’une substance qui doivent être dissous pour obtenir une solution saturée en utilisant 100 grammes de solvant, dans des conditions données de pression et de température. La vitesse de dissolution d’une substance dépend non seulement du type de solvant, mais également de :

1. la température , car plus la température est élevée, plus l’énergie des particules est grande, ce qui les amène à entrer en collision de plus en plus fréquemment ;
2. le mélange mécanique , qui facilite le mélange des particules ;
3. finesse du soluté , car plus la finesse est grande, plus il est facile pour les particules de solvant de pénétrer entre le soluté.

La familiarité avec les notions de solubilité ou de niveau de saturation des solutions permet de résoudre des calculs simples qui facilitent le travail quotidien de tout chimiste. La solubilité de nombreuses substances peut être lue à partir des courbes de solubilité trouvées dans les livres, qui montrent la dépendance à la température du nombre de grammes d’une substance.

Exemples de tâches chimiques dans lesquelles la notion de solubilité doit être utilisée

Tache 1.

La solubilité de la substance X dans l’eau à une température donnée est de 45 g. Calculez combien de grammes de solvant sont contenus dans 600 g de solution saturée. Nous savons que la solubilité est de 45 g, ce qui signifie que 45 g d’une substance se dissolvent dans 100 g d’eau, ce qui donne une solution saturée. La masse de la solution est la masse de la substance et la masse du solvant présent, donc : _solution = 45 g + 100 g = 145 g Avec cette connaissance, on peut arranger le rapport : 145 g de solution – 100 g d’eau 600 g solution – mg d’eau

Tâche 2.

Calculez combien de grammes de chlorure d’ammonium doivent être dissous en plus dans 100 g d’eau si vous chauffez la solution de 50 ^o C à 80 ^o C pour que la solution reste toujours saturée. Les éléments suivants peuvent être lus sur la courbe de solubilité dans l’eau du chlorure d’ammonium :

1. La solubilité à 50 ^o C est d’environ 48 g.
2. La solubilité à 80 ^o C est d’environ 64 g.

Comme la notion de solubilité fait référence à la quantité d’une substance dissoute dans 100 g d’eau, il est facile de calculer qu’une dissolution supplémentaire est nécessaire pour maintenir une solution saturée : 64 g – 48 g = 16 g NH ₄ Cl

Tâche 3.

Quelle solution se formera si une solution composée de 100 g d’eau et 50 g de chlorure d’ammonium est préparée à 60 ^o C ? Grâce à la courbe de solubilité, on sait qu’à 60 ^o C la solubilité du chlorure d’ammonium est : R = 55 g. Cela signifie que lorsque 50 g de chlorure d’ammonium sont ajoutés à 100 g d’eau à cette température, 5 g supplémentaires pourraient se dissoudre. La solution ainsi préparée est donc insaturée.