La dissolution
La dissolution
I. Soluté, solvant, solution
Lorsque l’on place un solide, un liquide ou un gaz, en petite quantité, dans un liquide en grande quantité et que l’on obtient un mélange homogène (une seule partie à l’œil nu), on dit qu’on a réalisé une dissolution. Le solide, liquide ou gaz en petite quantité est appelé le soluté. Le liquide en grande quantité est appelé le solvant. Le résultat de cette dissolution est appelé la solution.
Dans le cas où le solvant est l’eau, on va dire que la solution est aqueuse. Par exemple, si on prend un morceau de sucre que l’on met dans l’eau, on agite et on obtient de l’eau sucrée. Le mélange est homogène puisqu’on ne voit qu’une seule partie à l’œil nu. Dans cette expérience, le soluté est le sucre, le solvant est l’eau et la solution est l’eau sucrée. On peut dire que cette solution est aqueuse car le solvant est l’eau.
II. Masse pendant une dissolution
On réalise l’expérience suivante : on place sur une balance, un bécher avec de l’eau, on met un agitateur dedans et une coupelle avec du sucre à côté. Ensuite, on met le sucre dans l’eau et on agite. Le mélange est homogène, on obtient de l’eau sucrée. On laisse sur la balance l’agitateur et la coupelle de pesée. Si on réalise cette expérience, on va constater que la masse ne varie pas. La masse se conserve pendant une dissolution. On peut écrire cette observation de la manière suivante :
$m_{solvant} + m_{soluté} = m_{solution}$.
Autrement dit, si on a 50g de solvant et 5g de soluté, on obtient 55g de solution.
On peut interpréter ceci de la manière suivante, grâce aux entités microscopiques. La matière est constituée de petits grains moléculaires qu’on appelle entités microscopiques. Lors d’une dissolution, quand on place le sucre dans l’eau, le sucre se mélange avec l’eau mais ne disparaît pas. C’est pour ça que la masse se conserve lors d’une dissolution.
Dissolution des gaz dans l'eau
Dissolution des gaz dans l’eau
I. Gaz dissous
Pour commencer, voici une expérience très simple : on a une bouteille d’eau gazeuse fermée. On la débouche et on constate quelques petites bulles de gaz. Cela signifie qu’il y avait du gaz dissous dans l’eau puisque le mélange initial était un mélange homogène. Le gaz dissous dans les boissons gazeuses est le dioxyde de carbone de formule chimique CO2. On peut aussi faire une autre expérience pour voir les gaz dissous dans l’eau : lorsqu’on met une casserole d’eau sur le feu on voit apparaître, au début, de toutes petites bulles de gaz. Ce n’est pas de la vapeur d’eau mais bien les gaz dissous dans l’eau.
II. Solubilité
Plus la température augmente et plus la solubilité des gaz dans l’eau diminue. C’est ce que l’on voit avec l’expérience de l’eau dans la casserole puisque quand on chauffe l’eau, les gaz sont moins solubles et apparaissent au fond de la casserole sous forme de bulles.
De manière général, lorsque la pression augmente, la solubilité augmente. On peut illustrer cela de la manière suivante : on a une seringue dans laquelle il y a de l’eau gazeuse. La seringue est bouchée. On va appuyer sur le piston de la seringue, la pression va augmenter et on constate qu’il y a moins de bulles dans l’eau gazeuse. En effet, la solubilité a augmenté donc les gaz sont plus dissous dans l’eau quand la pression est plus importante.
III. Extraction par déplacement d’eau
Comment extraire un gaz dissous dans l’eau par la technique du déplacement d’eau ?
Pour cela, on va réaliser un montage. On met une boisson gazeuse, on place sur la boisson gazeuse un bouchon troué, on fait passer un tube à l’intérieur, on plonge ce tube dans un cristallisoir dans lequel on a placé de l’eau et on le place à l’intérieur d’un tube à essai initialement rempli d’eau. Le gaz présent dans la boisson gazeuse va passer à travers le tube et va progressivement prendre la place de l’eau dans le tube à essai, d’où le nom « déplacement d’eau ». On peut éventuellement, pour accélérer le dégazage, légèrement agiter ou légèrement chauffer mais il ne faut pas chauffer à une température de plus de 100°C sinon on va récupérer de la vapeur d’eau. Il ne faut pas trop agiter non plus, sinon on va avoir de l’air en plus du gaz des boissons gazeuses.
On peut ensuite faire le test d’identification du dioxyde de carbone : on place dans le tube à essai, très rapidement, de l’eau de chaux, et si on observe un précipité blanc, cela vient confirmer que le gaz présent dans les boissons gazeuses est bien du dioxyde de carbone.