La solvatation
La plupart des réactions chimiques et biologiques usuelles ont lieu en présence d ’un solvant. Ce solvant peut être un corps pur, comme le plus souvent en chimique organique,
ou formé par un milieu aqueux complexe, dans le cas des processus biologiques.
1. Le rôle du solvant
Le solvant est choisi de manière à permettre aux espèces en présence de former une
solution homogène. Il peut être choisi de façon à accroître la réactivité ou bien à la
Chapitre 7 Contrôler en la ralentissant. Il agit évidemment sur la vitesse de réaction et permet de la
contrôler par l’intermédiaire de deux facteurs.
• Rôle de la concentration La constante de vitesse d’une réaction dépend de la concentration des espèces : en augmentant leur dilution, on diminue la vitesse de réaction.
• Exemple de solvatation très forte L’énergie de liaison de NaCl est égale à
408 kJ • mol"'. NaCl est insoluble dans les solvants organiques, mais il est très soluble
dans l’eau conduisant spontanément aux ions Na^ et Cl" hydratés. Le diagramme suivant
en donne l’explication : la solvatation des ions Na"^ et Cl" compense largement l’énergie
de liaison.
Na^ + Cl + H2 O séparés
Dissociation
NaCl et H2 O séparés
Stabilité croissante
Solvatation des ions
[Na /H2 O] et [Cl /H2 O] en solution
TJ
O
c
û
kD
O
CM
©
xz
01
>C L
O
U
2. La polarité d’un solvant
Dans l’exemple précédent, les ions Na^ et Cl" sont séparés, étant entourés par des molécules d’eau qui les empêchent de reformer une liaison. Cette séparation des charges
est favorisée par la polarité du milieu. Si le milieu possède un fort moment dipolaire,
les ions peuvent être entourés par des extrémités de charge opposée, l’ensemble apportant une grande stabilisation. La figure de la page suivante, limitée à un plan, montre
comment l’eau qui est un liquide très polaire solvate les ions. Dans l’espace à trois
dimensions, deux molécules d ’eau supplémentaires viennent interagir avec l’ion. La
première couche (ou sphère) de solvatation peut donc comporter six molécules d ’eau.
Cette couche est à son tour entourée par d ’autres molécules d’eau, liées par liaisons
hydrogène à la première couche de solvatation.
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La plupart des réactions chimiques et biologiques usuelles ont lieu en présence d ’un solvant. Ce solvant peut être un corps pur, comme le plus souvent en chimique organique,
ou formé par un milieu aqueux complexe, dans le cas des processus biologiques.
1. Le rôle du solvant
Le solvant est choisi de manière à permettre aux espèces en présence de former une
solution homogène. Il peut être choisi de façon à accroître la réactivité ou bien à la
Chapitre 7 Contrôler en la ralentissant. Il agit évidemment sur la vitesse de réaction et permet de la
contrôler par l’intermédiaire de deux facteurs.
• Rôle de la concentration La constante de vitesse d’une réaction dépend de la concentration des espèces : en augmentant leur dilution, on diminue la vitesse de réaction.
• Exemple de solvatation très forte L’énergie de liaison de NaCl est égale à
408 kJ • mol"'. NaCl est insoluble dans les solvants organiques, mais il est très soluble
dans l’eau conduisant spontanément aux ions Na^ et Cl" hydratés. Le diagramme suivant
en donne l’explication : la solvatation des ions Na"^ et Cl" compense largement l’énergie
de liaison.
Na^ + Cl + H2 O séparés
Dissociation
NaCl et H2 O séparés
Stabilité croissante
Solvatation des ions
[Na /H2 O] et [Cl /H2 O] en solution
TJ
O
c
û
kD
O
CM
©
xz
01
>C L
O
U
2. La polarité d’un solvant
Dans l’exemple précédent, les ions Na^ et Cl" sont séparés, étant entourés par des molécules d’eau qui les empêchent de reformer une liaison. Cette séparation des charges
est favorisée par la polarité du milieu. Si le milieu possède un fort moment dipolaire,
les ions peuvent être entourés par des extrémités de charge opposée, l’ensemble apportant une grande stabilisation. La figure de la page suivante, limitée à un plan, montre
comment l’eau qui est un liquide très polaire solvate les ions. Dans l’espace à trois
dimensions, deux molécules d ’eau supplémentaires viennent interagir avec l’ion. La
première couche (ou sphère) de solvatation peut donc comporter six molécules d ’eau.
Cette couche est à son tour entourée par d ’autres molécules d’eau, liées par liaisons
hydrogène à la première couche de solvatation.
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