Solution Chimie - Encyclopédie Chimie - l'eau, des exemples, le métal, le gaz, le nombre, le sel, la propriété
La majorité des processus chimiques sont des réactions qui se produisent en solution. procédés industriels importants utilisent souvent la chimie des solutions. # X0022; la vie # x0022; est la somme d'une série de processus complexes qui se produisent dans la solution. Air, l'eau du robinet, la teinture d'iode, des boissons et de l'ammoniac des ménages sont des exemples de solutions.
Une solution est un mélange homogène de substances à composition variable. La substance présente dans la proportion majeure est appelé le solvant, tandis que la substance présente dans la proportion mineure est appelé le soluté. Il est possible d'avoir des solutions composées de plusieurs solutés. Le procédé d'une dissolution de soluté dans un soluté est appelé dissolution.
En plus de leur homogénéité observée, de véritables solutions ont aussi certaines autres caractéristiques. Par exemple, les composants d'une solution ne se séparent jamais spontanément, même si une différence de densité significative entre les composants. Les solutions passent également à travers les filtres meilleurs inchangés.
Les gouttelettes d'une solution d'eau et d'huile, exposées à la lumière polarisée et agrandie.
Les composants d'une solution se répartissent de manière complètement aléatoire, étant donné suffisamment de temps. Par exemple, un morceau de sucre est tombé dans un verre d'eau se dissout, et éventuellement des molécules de sucre peut être trouvé répartis de façon aléatoire dans l'eau, même si aucune agitation mécanique a été employé. Ce phénomène, appelé diffusion, est similaire au processus de diffusion qui se produit avec des gaz. Les molécules de sucre (ainsi que ceux de l'eau) doit être constamment en mouvement dans la solution. Dans le cas de solutions liquides, les molécules de sucre ne se déplacent pas très loin avant qu'ils ne rencontrent d'autres molécules; diffusion dans un liquide est donc moins rapide que la diffusion dans un gaz.
Types de solutions
De nombreuses solutions couramment rencontrées sont celles qui impliquent un solide qui a été dissous dans un liquide, mais il y a autant de types de solutions car il y a différentes combinaisons de solides, des liquides et des gaz. Solutions dans lequel le solvant est un liquide et le soluté est un gaz, un liquide ou solide sont très fréquents. L'atmosphère est un bon exemple d'une solution dans laquelle un solvant gazeux (azote) se dissout d'autres gaz (tels que l'oxygène, le dioxyde de carbone, vapeur d'eau, et de néon). Des solutions de solides dans les solides sont un autre exemple, et ceux-ci sont rencontrées le plus souvent parmi les divers alliages métalliques.
De tous les solvants liquides utilisés dans le laboratoire, dans l'industrie, et dans la maison, l'eau est le plus couramment utilisé et est le meilleur des solvants inorganiques. Les alcools ainsi que de nombreux autres types de composés sont classés dans les solvants organiques; beaucoup d'entre eux sont utilisés dans les produits chimiques de nettoyage à sec, vernis à ongles, diluants de peinture, et bien d'autres fins similaires.
Concentration
La concentration d'une solution est définie comme étant la quantité de soluté présent dans une quantité donnée de solvant. Très souvent, les scientifiques parlent de solutions concentrées, solutions diluées ou solutions très diluées, mais ces désignations ne donnent qu'une idée qualitative grossière relative de la concentration. Par exemple, un # X0022; solution concentrée # x0022; contient une grande quantité de soluté par rapport à un # X0022; une solution diluée # x0022. Bien que ces désignations ne sont que qualitativement utiles, ils sont néanmoins largement utilisés.
Solubilité
La solubilité est une mesure de la quantité maximale de soluté qui peut être dissoute dans une quantité donnée de solvant pour former une solution stable. La composition de nombreuses solutions ne peut pas varier de manière continue parce qu'il ya certaines limites fixes imposées par la nature des substances en cause. sel solide et le sucre peuvent être mélangés en toutes proportions désirées, mais des quantités illimitées de sucre (ou de sel) ne peuvent pas être dissous dans une quantité donnée d'eau; Cependant, jusqu'à la limite de solubilité, les solutions peuvent être produits en toute proportion souhaitée.
Lorsque le solvant contient une quantité maximale de soluté, la solution résultante est dit saturé. Le point de saturation varie en fonction du soluté. Par exemple, 100 g d'eau pure à 25 # x00B0; C (77 # x00B0; F) peuvent se dissoudre au plus 35,92 g de NaCl pour former une solution saturée stable, mais la même quantité d'eau à 25 # x00B0; dissout C seulement 0,0013 g de carbonate de calcium. La solubilité dans ces exemples est exprimée en grammes de soluté par 100 grammes d'eau, mais tout pourrait être utilisé des unités appropriées. L'eau peut dissoudre toute quantité d'un soluté inférieur à celui requis pour une solution saturée. Les tableaux des solubilités de nombreuses substances se trouvent dans divers textes de chimie.
Dans certains cas, il n'y a pas de limite supérieure à la quantité d'un soluté qu'une quantité donnée de solvant puisse dissoudre, et ces substances sont dites être miscible en toutes proportions. Complètement substances miscibles donnent des mélanges homogènes (solutions); par exemple, un mélange de deux quelconques des substances gazeuses est homogène. Souvent, les liquides tels que l'on peut mélanger l'alcool et l'eau en toutes proportions pour donner des mélanges homogènes.
Quand une solution saturée a été atteint, un équilibre dynamique existe entre le soluté en solution et tout soluté non dissous. Les molécules de soluté (ou d'atomes ou d'ions, en fonction de la nature du soluté) vont en continu dans une solution, mais étant donné que la solution est déjà saturé, un nombre égal de molécules du soluté quittent la solution et redéposer sur l'excès de soluté solide . Un état d'équilibre existe lorsque ces deux processus se déroulent au même rythme, le résultat net étant une quantité constante de soluté en solution. A plus précisément une solution saturée peut donc être définie comme étant une solution qui est en équilibre avec un excès de soluté à une température donnée.
Conditions qui affectent Solubilité
La nature du soluté et du solvant. substances cristallines sont constituées d'un arrangement régulier d'atomes, de molécules ou d'ions; dans ce dernier cas, les forces qui maintiennent le cristal ensemble sont de nature électrostatique. Pour un cristal ionique de se dissoudre dans l'eau, les molécules d'eau doivent être capables de protéger les charges des ions positifs et négatifs de l'autre. Les forces d'attraction entre les ions en solution sont inférieures à celles à l'état solide parce que des molécules de solvant; Par conséquent, les ions se comportent plus ou moins indépendamment en solution. En général, les solubilités relatives des substances ioniques sont une mesure de l'ampleur des forces électrostatiques qui maintiennent les cristaux ensemble.
Propriétés des solutions
liquides purs ont un ensemble de propriétés physiques caractéristiques (point de fusion, pression de vapeur à une température donnée, etc.). Solutions dans une exposition solvant ces mêmes propriétés, mais les valeurs sont différentes de celles du solvant pur en raison de la présence du soluté. De plus, le changement observé dans ces propriétés en allant du solvant pur à une solution ne dépend que du nombre de molécules de soluté; ces propriétés sont appelées propriétés colligatives. Les propriétés d'un solvant qui montrent un changement prévisible lors de l'addition d'un soluté est le point de fusion, point d'ébullition, la pression de vapeur et de la pression osmotique.
Pression de vapeur Tous les liquides présentent une pression de vapeur, dont la grandeur dépend de la température du liquide. Par exemple, l'eau bout à 100 # x00B0; C, ce qui signifie qu'à 100 # x00B0; C, la pression de vapeur d'eau est égale à la pression atmosphérique, permettant des bulles d'eau gazeuse (vapeur) pour échapper à l'état liquide. Cependant, la pression de vapeur d'une solution (à toute température) est inférieure à celle du solvant. Ainsi, l'eau bouillante cesse d'ébullition lors de l'addition de sel, car la solution de sel a une pression de vapeur inférieure à l'eau pure. La solution de sel sera finalement bouillir lorsque la température de la solution augmente provoquant une augmentation de la pression de vapeur suffisante pour former à nouveau des bulles. Notez que dans cet exemple, le point d'ébullition de l'eau augmente avec l'addition de sel; Ainsi, l'élévation du point d'ébullition et la dépression de la pression de vapeur sont liés.
Bibliographie
Ben-Naim, Arieh (1974). Eau et solutions aqueuses: Introduction à une théorie moléculaire. New York: Plenum Press.