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“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 267 — #275
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CARACTÉRISTIQUES DES SOLVANTS ; DISSOLUTION
sur un atome d’azote ou un atome d’oxygène) ont la propriété de solvater fortement les
cations, et peu les anions, de sorte que l’on y observe des anions généralement réactifs. Les
solvants apolaires aprotiques solvatent peu les ions et, en pratique, solubilisent très mal les
substances ioniques (sels de type Na + Cl
– ).
2.3 Solubilité d’un constituant, miscibilité entre deux solvants
Les interactions intermoléculaires influencent la solubilité d’un constituant dans un solvant
et la miscibilité entre deux solvants. L’aphorisme connu qui se ressemble s’assemble s’applique à la solubilité d’un constituant ou à la miscibilité entre deux solvants. Ainsi une molécule pourra se dissoudre dans un solvant possédant des caractéristiques similaires en terme
de polarité et/ou de proticité, et deux solvants miscibles possèdent là encore des caractéristiques similaires. Les petites molécules polaires sont généralement solubles en solvant polaire
mais rarement solubles en solvant apolaire. De la même façon les molécules apolaires sont
généralement solubles en solvant apolaire mais rarement solubles en solvant polaire.
À titre d’exemple, l’acide éthanoïque (ou acétique) CH 3 COOH est soluble dans le solvant
eau (les deux molécules sont polaires protiques), tandis que le diiode I 2 (apolaire) est peu
soluble dans l’eau (solvant polaire protique). Le diiode I 2 (apolaire) se révèle soluble dans
le solvant cyclohexane (apolaire aprotique). L’eau et l’éthanol sont deux solvants totalement
miscibles en toutes proportions (ce sont tous les deux des solvants polaires protiques), tandis
que l’eau et le cyclohexane sont deux solvants non miscibles (l’eau est polaire protique et le
cyclohexane est apolaire aprotique).
Une explication possible du phénomène fait intervenir le développement d’interactions intermoléculaires entre espèces mises en jeu : ces interactions sont d’autant plus fortes que
les molécules engagées ont les mêmes propriétés (en terme de polarité notamment). Dans le
cas de deux solvants S 1 et S 2 miscibles (ou d’un constituant A soluble dans un solvant S),
l’énergie d’interaction entre les molécules S 1 et S 2 (ou entre les molécules A et S) relativement forte compense l’énergie nécessaire à la séparation des molécules S 1 , S 2 ou S pour faire
place au mélange. Dans le cas de deux solvants S 1 et S 2 non miscibles (ou d’un constituant
A insoluble dans un solvant S) on rencontre la situation inverse, si bien que le mélange ne
se fait pas. Dans le cas de deux solvants non miscibles on distingue alors clairement deux
phases et une interface entre les deux phases.
Nous retiendrons de façon générale d’une solution aqueuse n’est pas miscible à un
solvant organique (de type éther, hydrocarbure. . .).
La modélisation proposée ici donne de bons résultats pour prédire ou rendre compte
de solubilités comparées, mais l’explication réelle est plus complexe et fait intervenir des phénomènes liés à l’organisation spatiale des molécules de solvant autour
des solutés (phénomènes entropiques).
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sur un atome d’azote ou un atome d’oxygène) ont la propriété de solvater fortement les
cations, et peu les anions, de sorte que l’on y observe des anions généralement réactifs. Les
solvants apolaires aprotiques solvatent peu les ions et, en pratique, solubilisent très mal les
substances ioniques (sels de type Na + Cl
– ).
2.3 Solubilité d’un constituant, miscibilité entre deux solvants
Les interactions intermoléculaires influencent la solubilité d’un constituant dans un solvant
et la miscibilité entre deux solvants. L’aphorisme connu qui se ressemble s’assemble s’applique à la solubilité d’un constituant ou à la miscibilité entre deux solvants. Ainsi une molécule pourra se dissoudre dans un solvant possédant des caractéristiques similaires en terme
de polarité et/ou de proticité, et deux solvants miscibles possèdent là encore des caractéristiques similaires. Les petites molécules polaires sont généralement solubles en solvant polaire
mais rarement solubles en solvant apolaire. De la même façon les molécules apolaires sont
généralement solubles en solvant apolaire mais rarement solubles en solvant polaire.
À titre d’exemple, l’acide éthanoïque (ou acétique) CH 3 COOH est soluble dans le solvant
eau (les deux molécules sont polaires protiques), tandis que le diiode I 2 (apolaire) est peu
soluble dans l’eau (solvant polaire protique). Le diiode I 2 (apolaire) se révèle soluble dans
le solvant cyclohexane (apolaire aprotique). L’eau et l’éthanol sont deux solvants totalement
miscibles en toutes proportions (ce sont tous les deux des solvants polaires protiques), tandis
que l’eau et le cyclohexane sont deux solvants non miscibles (l’eau est polaire protique et le
cyclohexane est apolaire aprotique).
Une explication possible du phénomène fait intervenir le développement d’interactions intermoléculaires entre espèces mises en jeu : ces interactions sont d’autant plus fortes que
les molécules engagées ont les mêmes propriétés (en terme de polarité notamment). Dans le
cas de deux solvants S 1 et S 2 miscibles (ou d’un constituant A soluble dans un solvant S),
l’énergie d’interaction entre les molécules S 1 et S 2 (ou entre les molécules A et S) relativement forte compense l’énergie nécessaire à la séparation des molécules S 1 , S 2 ou S pour faire
place au mélange. Dans le cas de deux solvants S 1 et S 2 non miscibles (ou d’un constituant
A insoluble dans un solvant S) on rencontre la situation inverse, si bien que le mélange ne
se fait pas. Dans le cas de deux solvants non miscibles on distingue alors clairement deux
phases et une interface entre les deux phases.
Nous retiendrons de façon générale d’une solution aqueuse n’est pas miscible à un
solvant organique (de type éther, hydrocarbure. . .).
La modélisation proposée ici donne de bons résultats pour prédire ou rendre compte
de solubilités comparées, mais l’explication réelle est plus complexe et fait intervenir des phénomènes liés à l’organisation spatiale des molécules de solvant autour
des solutés (phénomènes entropiques).
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