Document préparatoire pour l’examen 1 de chimie des solutions

NYB – Aut 2022

Document préparatoire pour l’examen 1 de chimie des solutions

Chapitre 1 :

• Savoir définir une solution;

Une solution est un mélange homogène de 2 ou plusieurs substances, soit le ou les solutés, et un solvant, qui lui, est présent en plus grande quantité

• Comprendre la formation des solutions (forces intermoléculaires et aspect énergétique); Lien avec l’énergie de réseau d’un solide cristallin ou composé ionique; Entropie;

En l’absence de forces intermoléculaires, 2 substances se mélangent spontanément et forment une solution homogène. Or, il existe différentes forces intermoléculaires au sein des solides et liquides, telles que les forces de dispersion, des forces dipôle-dipôle, des ponts hydrogène et des forces ion-dipôle. Ces forces peuvent favoriser ou empêcher la formation d’une solution, selon leur nature dans le mélange soluté-solvant. Une solution se forme lorsque les interactions solvant soluté sont supérieures ou égales aux interactions soluté-soluté et solvant-solvant. Prenons l’exemple du mélange entre le C5H12 et le C7H16. Les forces présentes entre les molécules de pentane, et entre les molécules d’heptanes sont des forces de dispersion. De plus, les forces intermoléculaires entre l’heptane et le pentane sont aussi des forces de dispersion. Par conséquent, les 2 substances sont solubles l’une dans l’autre et sont dites miscibles. La solution se forme à cause de la tendance naturelle vers le mélange, ou vers une entropie accrue.

Or, si les interactions solvant-soluté sont plus faibles que les interactions solvant-solvant et soluté-soluté, une solution peut quand même se former, selon la force relative des interactions, Si la différence est petite, la tendance naturelle au mélange fera en sorte que la solution se forme. Or, si la différence est grande, aucune solution ne se forme. Si on mélange l’eau et l’hexane, il ne se forme pas de solution. Les forces intermoléculaires solvant-solvant sont beaucoup trop puissants par rapport aux faibles interactions solvant-soluté.

En général, qui se ressemble s’assemble. Les solvants polaires peuvent dissoudre les solutés polaires ou ioniques. Les solvants non polaires peuvent dissoudre les solvants non-polaires.

Aspects énergétiques de la formation des solutions

Les variations d’énergie associés à la formation des solutions. 3 étapes

1. Séparation du solut en ses particules composantes DELTA H SLT PLUS GRAND QUE 0, car il faut de l’énergie pour vaincre les forces qui retiennent ensemble les particules de solut.
2. Séparation des particules de solvant et création d’espace pour les particules de soluté; Il faut de l’énergie pour vaincre les forces intermoléculaires entre les particules de solvant.
3. Mélange des particules de soluté et des particules de solvant. Exothermique, car il y a un dégagement d’énergie lorsque les particules de soluté interagissent avec les particules de solvant avec différentes types de forces intermoléculaires, DELTA H MÉLAGE PLUS PETITE QUE 0. Selon la loi de Hess, l’enthalpie de la solution est la somme des variations d’énergie associées à chaque étape : Loi de Hess : ΔHsolution =  ΔHsoluté +  ΔHsolvant  + ΔHmélange 

Si la somme des termes endothermiques environ égal à celle du terme exothermique, solution se forme car entropie augmente lors du mélange, tandis que l’énergie globale demeure cte.

Pour les solutions aqueuses contenant un composé ionique dissous dans l’eau, on  cobine ΔHsolvant  + ΔHmélange   en chaleur d’hydratation

Somme de l’énergie nécessaire pour séparer les molécules d’eau et l’énergie de formation du mélange, des interactions entre ions et eau.

Somme de l’énergie nécessaire pour séparer les molécules d’eau et l’énergie dégagée par l’hydratation des ions, par la formation des liens ions-dipole.

Chaleur d’hydratation = ΔHsolvant  + ΔHmélange

La chaleur d’hydratation est la chaleur émise lorsque 1 mol d’ions d’un soluté gazeux se dissout dans l’eau 

ΔHsolution =  ΔHsoluté +  ΔHhydratation 

ΔHsolution =  - ΔHréseau +  ΔHhydratation 

Chaleur d’hydratation = ΔHsolvant  + ΔHmélange 

Chaleur d’hydratation = ΔHsolvant  + ΔHmélange 

• 3 situations pour la solution

• lΔHslt l < lΔHhydratationl

        Mélange Exo

LiBr + eau 🡪 chaleur

• lΔHslt l > lΔHhydratationl

        Mélange Endo

        NH4NO3 + eau 🡪froideur

        Si ΔHsolution trop grand, la

        dissolution ne se fait pas

• lΔHslt l ≈ lΔHhydratationl

        ΔHsolution ≈ nulle

        NaCl + eau

        NaF + eau

• Comprendre la notion de solubilité pour les solides et les gaz; facteurs influents;

Vitesses de dissolution et de recristallisation sont égales alors l’équilibre dynamique .

Solubilité d’un solide augmente avec la température. La recristallisation est une technique de purification d’un solide.

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