Solution non saturée: en quoi elle consiste et exemples
Une solution insaturée est toute solution dans laquelle le milieu solvant est encore capable de dissoudre davantage de soluté. Ce milieu est généralement liquide, bien qu'il puisse aussi être gazeux. En ce qui concerne le soluté, il s’agit d’un conglomérat de particules à l’état solide ou gazeux.
Et qu'en est-il des solutés liquides? Dans ce cas, la dissolution est homogène tant que les deux liquides sont miscibles. Un exemple en est l’addition d’alcool éthylique à de l’eau; les deux liquides avec leurs molécules, CH 3 CH 2 OH et H 2 O sont miscibles car ils forment des liaisons hydrogène (CH 3 CH 2 OH-OH 2 ).
Cependant, si le dichlorométhane (CH2CI2) était mélangé à de l'eau, ceux-ci formeraient une solution à deux phases: l'une aqueuse et l'autre organique. Parce que? Comme les molécules de CH 2 Cl 2 et de H 2 O interagissent très faiblement, certaines se glissent les unes sur les autres, entraînant la formation de deux liquides non miscibles.
Une goutte minimum de CH 2 Cl 2 (soluté) suffit à saturer l'eau (solvant). Si, au contraire, ils pouvaient former une solution non saturée, une solution complètement homogène serait alors visible. Pour cette raison, seuls les solutés solides et gazeux peuvent générer des solutions non saturées.
Qu'est-ce qu'une solution non saturée?
Dans une solution non saturée, les molécules de solvant interagissent avec une efficacité telle que les molécules de soluté ne peuvent pas former une autre phase.
Qu'est ce que ça signifie? Que les interactions solvant-soluté dépassent, compte tenu des conditions de pression et de température, les interactions soluté-soluté.
Lorsque les interactions soluté-soluté augmentent, elles "orchestrent" la formation d'une seconde phase. Par exemple, si le milieu solvant est un liquide et que le soluté est un solide, le second se dissout dans le premier pour former une solution homogène, jusqu'à l'apparition d'une phase solide qui n'est autre que le soluté précipité.
Ce précipité est dû au fait que les molécules de soluté peuvent se regrouper en raison de leur nature chimique, intrinsèque à leur structure ou à leurs liaisons. Lorsque cela se produit, on dit que la solution est saturée de soluté.
Par conséquent, une solution non saturée de soluté solide consiste en une phase liquide sans précipité. Tandis que si le soluté est gazeux, une solution non saturée doit être exempte de bulles (qui ne sont que des amas de molécules gazeuses).
Effet de la température
La température influence directement le degré d'insaturation d'une solution par rapport à un soluté. Cela peut être principalement dû à deux raisons: l'affaiblissement des interactions soluté-soluté sous l'effet de la chaleur et l'augmentation des vibrations moléculaires qui aident à disperser les molécules de soluté.
Si un milieu solvant est considéré comme un espace compact dans les trous duquel sont logées les molécules de soluté, à mesure que la température augmente, les molécules vibrent en augmentant la taille de ces trous; de manière à ce que le soluté puisse percer dans d'autres directions.
Matières solides insolubles
Cependant, certains solutés ont des interactions si fortes que les molécules de solvant sont à peine capables de les séparer. Lorsque tel est le cas, une concentration minimale dudit soluté dissous est suffisante pour que celui-ci précipite, il s'agit alors d'un solide insoluble.
Les solides insolubles, en formant une deuxième phase solide différente de la phase liquide, génèrent peu de solutions non saturées. Par exemple, si 1L de liquide A ne peut dissoudre que 1g de B sans précipiter, le mélange de 1L de A avec 0, 5g de B générera une solution non saturée.
De même, une gamme de concentrations oscillant entre 0 et 1g de B forment également des solutions non saturées. Mais en passant 1g, B va précipiter. Lorsque cela se produit, la solution devient insaturée et saturée de B.
Et si la température est augmentée? Si le chauffage est appliqué à une solution saturée de 1, 5 g de B, la chaleur aidera à la dissolution du précipité. Cependant, s'il y a trop de B précipité, la chaleur ne pourra pas le dissoudre. Si tel est le cas, une augmentation de la température ferait simplement évaporer le solvant ou le liquide A.
Des exemples
Les exemples de solutions non saturées sont nombreux, car ils dépendent du solvant et du soluté. Par exemple, pour le même liquide A et d'autres solutés C, D, E ... Z, leurs solutions seront non saturées tant qu'elles ne précipiteront pas ou ne formeront pas de bulles (si ce sont des solutés gazeux).
-La mer peut fournir deux exemples. L'eau de mer est une solution massive de sels. Si un peu de cette eau est bouillie, on remarquera qu'elle est insaturée en l'absence de sel précipité. Cependant, lorsque l'eau s'évapore, les ions dissous commencent à s'agglutiner, laissant le salpêtre collé au pot.
-L'autre exemple est la dissolution de l'oxygène dans l'eau des mers. La molécule d'O 2 traverse les profondeurs de la mer suffisamment pour permettre à la faune marine de respirer; même si ce n'est pas très soluble. Pour cette raison, il est courant d'observer les bulles d'oxygène émerger à la surface; dont quelques molécules parviennent à se dissoudre.
Une situation similaire se produit avec la molécule de dioxyde de carbone, CO 2 . Contrairement à l'O 2, le CO 2 est légèrement plus soluble car il réagit avec l'eau pour former de l'acide carbonique, H 2 CO 3 .
Différence avec une solution saturée
En résumant ce qui précède, quelles sont les différences entre une solution saturée et une solution non saturée? Tout d’abord, l’aspect visuel: une solution non saturée est constituée d’une phase unique. Par conséquent, il ne doit y avoir aucune substance solide (phase solide) ou aucune bulle (phase gazeuse).
De même, les concentrations de soluté dans une solution non saturée peuvent varier jusqu'à la formation d'un précipité ou d'une bulle. Alors que dans des solutions saturées, biphasiques (liquide-solide ou liquide-gaz), la concentration de soluté dissous est constante.
Parce que? Parce que les particules (molécules ou ions) qui composent le précipité, établissent un équilibre avec celles qui sont dissoutes dans le solvant:
Particules (du précipité, particules dissoutes
Molécules de la bulle Molécules dissoutes
Ce scénario n'est pas considéré dans les solutions non saturées. En essayant de dissoudre plus de soluté dans une solution saturée, l'équilibre se déplace vers la gauche; à la formation de plus précipité ou de bulles.
Parce que dans les solutions non saturées, cet équilibre (saturation) n'a pas encore été établi, le liquide peut "stocker" plus de solide ou de gaz.
Il y a de l'oxygène dissous autour d'une algue au fond de la mer, mais quand des bulles d'oxygène sortent de ses feuilles, cela signifie que le gaz est saturé. sinon, aucune bulle ne serait observée.
