Nous expliquons ce qu’est une solution chimique et ses principales caractéristiques. Aussi, comment est-il classé et quelle est la concentration.
Qu’est-ce qu’une solution chimique ?
Un mélange homogène de deux substances chimiques pures ou plus est appelé solution chimique ou solution . Une solution peut se produire au niveau moléculaire ou ionique et n’est pas une réaction chimique .
De cette façon, la solution résultant du mélange de deux composants aura une seule phase reconnaissable ( solide , liquide ou gaz ) même si ses composants séparés ont des phases différentes. Par exemple, lors de la dissolution du sucre dans l’eau .
Chaque solution chimique a au moins deux composants : un soluté (qui se dissout dans l’autre) et un solvant ou solvant (qui dissout le soluté). Dans le cas du sucre dissous dans l’eau, le sucre est le soluté et l’eau est le solvant.
La formation de solutions et de mélanges de substances est essentielle pour le développement de nouveaux matériaux et pour la compréhension des forces chimiques qui permettent à la matière de se combiner. Cela intéresse particulièrement les domaines de la chimie , de la biologie et de la géochimie, entre autres.
Voir aussi : Enthalpie
Caractéristiques d’une solution chimique
En général, toute solution chimique est caractérisée par :
- Le soluté et le solvant ne peuvent pas être séparés par des méthodes physiques telles que la filtration ou le tamisage , car leurs particules ont constitué de nouvelles interactions chimiques.
- Ils possèdent un soluté et un solvant (au minimum) dans une certaine proportion détectable.
- A première vue, ses éléments constitutifs ne peuvent être distingués.
- Seuls le soluté et le solvant peuvent être séparés par des méthodes telles que la distillation , la cristallisation ou la chromatographie .
Types de solution chimique
Les solutions chimiques peuvent être classées selon deux critères.
Le rapport du soluté au solvant :
- Dilué. Lorsque la quantité de soluté par rapport au solvant est très faible. Par exemple : 1 gramme de sucre dans 100 grammes d’eau.
- concentré. Lorsque la quantité de soluté par rapport au solvant est importante. Par exemple : 25 grammes de sucre dans 100 grammes d’eau.
- Saturé. Lorsque le solvant n’accepte plus de soluté à une température donnée . Par exemple : 36 grammes de sucre dans 100 grammes d’eau à 20 °C.
- sursaturé. Étant donné que la saturation est liée à la température, si nous augmentons la température, nous pouvons forcer le solvant à absorber plus de soluté qu’il ne le peut normalement, ce qui donne une solution sursaturée (sursaturée, par exemple). Ainsi, soumise à un chauffage, la solution absorbera beaucoup plus de soluté qu’elle ne le pourrait normalement.
L’état d’agrégation des composants :
Solide:
- Solide sur solide. Le soluté et le solvant sont à l’état solide. Par exemple : les alliages tels que le laiton ( cuivre et zinc).
- Gaz dans le solide. Le soluté est un gaz et le solvant est un solide. Par exemple : hydrogène dans le palladium, poussière volcanique, entre autres.
- Liquide en solide. Le soluté est un liquide et le solvant est un solide. Par exemple : amalgames (mercure et argent)
Liquide:
- Solide dans liquide. De petites quantités d’un solide (soluté) sont généralement dissoutes dans un liquide (solvant). Par exemple : sucre dissous dans l’eau.
- Gaz dans le liquide. Un gaz (soluté) se dissout dans un liquide (solvant). Par exemple : l’oxygène dissous dans l’eau de mer qui est responsable de la vie aquatique sur la planète.
- Liquide dans liquide. Le soluté et le solvant sont des liquides. Par exemple : amalgames (mercure et argent)
Boissons non alcoolisées:
- Gaz sur gaz. Le soluté et le solvant sont tous deux des gaz. À de nombreuses reprises, ces solutions sont supposées être des mélanges en raison des faibles interactions entre les particules de gaz. Par exemple : oxygène dans l’ air .
- Gaz dans le solide. Le soluté est un gaz et le solvant est un solide. Par exemple : poudre dissoute dans l’air.
- liquide dans le gaz Le soluté est un liquide et le solvant est un gaz. Par exemple : la vapeur d’eau dans l’air.
Concentration d’une solution chimique
La concentration est une grandeur qui décrit le rapport du soluté au solvant dans une solution. Cette grandeur est exprimée en deux types d’unités différents :
unités physiques. Ceux qui sont exprimés par rapport au poids et au volume de la solution, sous forme de pourcentage (multiplier par 100). Par exemple:
- %Poids/poids. Elle est exprimée en grammes de soluté par gramme de solution.
- %Volume/volume. Elle est exprimée en centimètres cubes (cc) de soluté par cc de solution.
- %Poids/volume. Combinez les deux précédents : grammes de soluté par cc de solution.
unités chimiques. Ceux qui sont exprimés dans des systèmes d’unités chimiques. Par exemple:
- Molarité (M). Il est exprimé en nombre de moles de soluté dans un litre de solution ou un kilogramme de solution. Il est calculé comme suit :
Où n(X) est le nombre de moles de composant X et Vsolution est le volume de la solution. La molarité est exprimée en moles/Lsolution.
- Fraction molaire (Xi). Il est exprimé en termes de moles d’un composant (solvant ou soluté) par rapport au nombre total de moles de la solution, comme suit :
Xsolution = moles de soluté / (moles de soluté + moles de solvant)
Xsolvant = moles de solvant / (moles de soluté + moles de solvant)
Considérant toujours que :
Xsolvant + Xsolution = 1
La fraction molaire est sans dimension, c’est-à-dire qu’elle n’est pas exprimée en unités de mesure .
- Molalité (m). C’est le rapport du nombre de moles de tout soluté dissous par kilogramme de solvant. Il est calculé comme suit :
Où m(X) est la molalité de X, n(X) est le nombre de moles de X et masse(solvant) est la masse de solvant exprimée en kg. Il est important de préciser que la molarité est exprimée par kg (1000g) de solvant. Elle est exprimée en unités de mol/kg.
