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“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 263 — #271
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CARACTÉRISTIQUES DES SOLVANTS ; DISSOLUTION
modèle l’énergie de solvatation, correspondant à la stabilisation de l’ion plongé dans le
solvant étudié (équation de BORN) sous la forme :
E = −
(z i e)
2 N A
8πε 0 r i
1 −
1
ε r
avec N A la constante d’AVOGADRO. Nous constatons que cette énergie est d’autant plus
négative (la stabilisation est d’autant plus grande) que les ions sont fortement chargés et que
la constante diélectrique est élevée.
Moment dipolaire ; solvatation des ions et des molécules polaires
Nous étudions les caractéristiques d’un solvant à partir de la donnée de son moment dipolaire. Un solvant constitué par des molécules possédant un important moment dipolaire
est un solvant ionisant. Compte tenu du champ électrique que les molécules polaires sont
capables d’engendrer à leur voisinage, l’introduction de solutés partiellement ioniques (par
exemple H–Cl possédant un fort caractère +δ sur l’atome d’hydrogène et un fort caractère
−δ sur l’atome de chlore) dans ce type de solvant s’accompagne d’une évolution du soluté
en paires d’ions (de type H + Cl
– ). Une importante valeur du moment dipolaire des molécules
constituant un solvant explique l’efficace solvatation des ions (établissement d’interactions
stabilisantes de type ion-dipôle), ainsi qu’une efficace solvatation des molécules possédant
des groupements de moment dipolaire non nul (établissement d’interactions stabilisantes de
type dipôle-dipôle). Le terme de solvant polaire est utilisé en chimie (organique en particulier), sans être très clairement défini. Ce terme cherche à spécifier qu’un solvant est apte à
solubiliser des solutés ioniques (dissolution et stabilisation) ou possédant des groupements
reconnus comme possédant une forte dissymétrie dans la distribution de charge. Le chimiste
organicien utilise fréquemment un ordre de polarité des solvants, du moins polaire au plus
polaire. Nous fournissons dans le tableau 5.4 un classement usuel faisant figurer les solvants
par ordre croissant de polarité ; les données numériques sont indiquées à 25 °C.
Solvant
µ / D
ε r
cyclohexane
0
2,0
éther diéthylique
1,15
4,2
acétate d’éthyle
1,78
6,0
cyclohexanone
2,90
18,3
acétone
2,88
20,7
éthanol
1,69
24,8
méthanol
1,70
32,7
eau
1,85
78,5
TABLE 5.4 – Moments dipolaires et constantes diélectriques de quelques solvants usuels
Nous observons qu’un solvant dit polaire (bas de tableau) est associé à une forte constante
diélectrique et à un important moment dipolaire, sans qu’apparaisse de corrélation simple
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CARACTÉRISTIQUES DES SOLVANTS ; DISSOLUTION
modèle l’énergie de solvatation, correspondant à la stabilisation de l’ion plongé dans le
solvant étudié (équation de BORN) sous la forme :
E = −
(z i e)
2 N A
8πε 0 r i
1 −
1
ε r
avec N A la constante d’AVOGADRO. Nous constatons que cette énergie est d’autant plus
négative (la stabilisation est d’autant plus grande) que les ions sont fortement chargés et que
la constante diélectrique est élevée.
Moment dipolaire ; solvatation des ions et des molécules polaires
Nous étudions les caractéristiques d’un solvant à partir de la donnée de son moment dipolaire. Un solvant constitué par des molécules possédant un important moment dipolaire
est un solvant ionisant. Compte tenu du champ électrique que les molécules polaires sont
capables d’engendrer à leur voisinage, l’introduction de solutés partiellement ioniques (par
exemple H–Cl possédant un fort caractère +δ sur l’atome d’hydrogène et un fort caractère
−δ sur l’atome de chlore) dans ce type de solvant s’accompagne d’une évolution du soluté
en paires d’ions (de type H + Cl
– ). Une importante valeur du moment dipolaire des molécules
constituant un solvant explique l’efficace solvatation des ions (établissement d’interactions
stabilisantes de type ion-dipôle), ainsi qu’une efficace solvatation des molécules possédant
des groupements de moment dipolaire non nul (établissement d’interactions stabilisantes de
type dipôle-dipôle). Le terme de solvant polaire est utilisé en chimie (organique en particulier), sans être très clairement défini. Ce terme cherche à spécifier qu’un solvant est apte à
solubiliser des solutés ioniques (dissolution et stabilisation) ou possédant des groupements
reconnus comme possédant une forte dissymétrie dans la distribution de charge. Le chimiste
organicien utilise fréquemment un ordre de polarité des solvants, du moins polaire au plus
polaire. Nous fournissons dans le tableau 5.4 un classement usuel faisant figurer les solvants
par ordre croissant de polarité ; les données numériques sont indiquées à 25 °C.
Solvant
µ / D
ε r
cyclohexane
0
2,0
éther diéthylique
1,15
4,2
acétate d’éthyle
1,78
6,0
cyclohexanone
2,90
18,3
acétone
2,88
20,7
éthanol
1,69
24,8
méthanol
1,70
32,7
eau
1,85
78,5
TABLE 5.4 – Moments dipolaires et constantes diélectriques de quelques solvants usuels
Nous observons qu’un solvant dit polaire (bas de tableau) est associé à une forte constante
diélectrique et à un important moment dipolaire, sans qu’apparaisse de corrélation simple
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