Pourquoi les ' t composés polaires et non polaires ne se dissolvent-ils pas?

Très simplement, vous expliquez la raison de cette règle de solubilité en prenant en considération les besoins énergétiques pour la rupture des forces intermoléculaires entre les molécules du soluté et le solvant.

Remarque: ce nest quune explication simplifiée car elle dépend également dautres facteurs tels que comme changement dentropie

Voici quelques informations générales sur les forces intermoléculaires. Dans les substances non polaires, il existe des forces de dispersion entre chaque molécule. Ces forces de dispersion sont relativement faibles et ne nécessitent donc que peu dénergie pour les briser. Dans les substances polaires, il existe une liaison dipôle dipôle et hydrogène (selon la substance) entre chaque molécule. Ces forces sont beaucoup plus fortes que les forces de dispersion et nécessitent plus dénergie pour se rompre.

Considérons maintenant les cas suivants:

Soluté et solvant non polaires

Pour que le soluté se dissolve, les forces de dispersion entre les molécules du soluté et du solvant doivent se rompre. Cela ne nécessite que très peu dénergie. Cependant, lorsque le soluté se dissout dans le solvant, ils peuvent faire des forces de dispersion les uns avec les autres. La création de ces forces libère très peu dénergie. En termes simples, très peu dénergie est nécessaire pour briser les forces et très peu dénergie libérée lors de la création des forces. Par conséquent, dans lensemble, tout séquilibre et le processus se produit.

Soluté non polaire et solvant polaire (et vice versa)

Pour que le soluté se dissolve dans le solvant, les forces de dispersion et les forces dipolaires dipolaires sont rompues et nécessitent une grande quantité dénergie. Cependant, les molécules du soluté et du solvant ne sont capables de créer des forces de dispersion quentre elles (car elles ne sont pas toutes les deux polaires). Cela ne libère que très peu dénergie. Par conséquent, globalement, plus dénergie est nécessaire que libérée et donc le processus est gagné. Cela narrive pas.

Soluté et solvant polaires

Pour que le soluté se dissolve dans le solvant, les forces dipolaires dipolaires sont rompues, ce qui nécessite une grande quantité dénergie. Cependant, lorsquelles se dissolvent, les molécules du soluté et du solvant sont capables de former des forces dipolaires dipolaires qui libèrent une grande quantité dénergie. Par conséquent, dans lensemble, tout séquilibre et le processus se déroule.

TL; DR

It  » s parce que les changements denthalpie dune solution ne favorisent généralement pas la dissolution.

Une version plus longue:

Pour expliquer cela, lexplication du changement denthalpie est généralement donnée. Dans un souci de compréhension, voyons ce qui se passe lorsque deux composés se dissolvent. Prenons comme exemple la dissolution de léthanol dans leau. Voici lessentiel de ce qui se passe:

1. Les forces intermoléculaires (ie liaisons hydrogène dans ce cas) dans leau se séparent. $ \ rm \ color {green} {(endothermic)} $
2. Les forces intermoléculaires dans léthanol se séparent. $ \ rm \ color {green} {(endothermic)} $
3. Une nouvelle force et attraction se forme entre les molécules déthanol et deau. $ \ rm \ color {red} {(exothermique)} $
   $ \ hspace {12ex} $
   $ \ hspace {22ex} $ _{Ethanol et eau formant des liaisons hydrogène; Source}

Cela se produit pour deux espèces qui se dissoudront lune dans lautre. Pour les solutés ioniques, le «clivage de la liaison» est en fait la rupture du réseau. Vous vous attendez donc à un processus endothermique avec un gain dénergie égal à lenthalpie de formation du réseau.

Vous devez faire attention à deux choses:

• La solubilité nest pas binaire. Nous devons généralement lindiquer avec des mots courts et compréhensibles (cest-à-dire par un large public) , et c « est pourquoi nous l » utilisons. Le gypse est-il aussi insoluble dans leau que le carbonate de calcium ou aussi soluble que acide propanoïque ? (Lacide propanoïque est miscible dans leau dans le RTP et le STP)
• Que  » non polaire ne se dissout pas en polaire  » nest pas précis. Les solutés non polaires sont généralement insolubles dans les solvants polaires. On peut facilement penser à des exceptions. Eau de brome est un exemple de début, mais certainement pas l’exemple le plus remarquable.

La question qui me vient à lesprit est:

Si le processus de dissolution va être le même pour les molécules polaires ou non polaires et grossièrement le même pour les molécules contenant de lhydrogène bond et pour les composés ioniques, pourquoi certains solutés sont-ils insolubles dans certains solvants?

Comme nous lavons vu, il existe deux processus endothermiques et un processus exothermique impliqué. En termes simples, une réponse rudimentaire à votre question est que  » parce que les dipôles induits sont connus comme l’une des interactions intermoléculaires les plus faibles et donc les interactions solvant-soluté ne libéreraient pas suffisamment d’énergie alors que en cours de formation, donc $ \ Delta H > 0 $ . Cela signifierait que thermodynamiquement, cest plus favorable pour le solvant -linteraction solvant à ne pas rompre et donc pas de dissolution « .

En conclusion, je dirais  » oui, la polarité du soluté / solvant joue un rôle important dans la détermination de la solubilité ou de linsolubilité. Mais ce « nest pas la moitié.  » Vous trouverez ci-dessous un petit examen de la question.

$ \ color {gray} {\ textit {Je ne sais même pas pourquoi je fais ça.} \\\ \ textit {Une règle générale et normative peut être expliquée principalement par une autre vision simpliste de la question.} \\ \ \ textit {Ne continuez pas à lire si vous nêtes pas intéressé.}} $

Cependant, prendre simplement en compte lenthalpie nest pas scientifiquement exact. Au moins, ce nest pas ce qui se passe dans la vraie vie. La signification de lenthalpie est associée à la constante température et pression. Ce nest pas ce qui se passe dans la chimie réelle.

Pour commencer, il est préférable de considérer leffet hydrophobe (lié à lentropie), la taille de lespèce du soluté, le taux de dissolution, leffet ionique commun, la force ionique.

Leffet hydrophobe:

Tout comme un système favorise la moindre énergie potentielle, il favorise le désordre. Leffet hydrophobe peut mieux expliquer pourquoi certaines molécules non polaires ne peuvent « pas se dissoudre dans leau:

Leffet hydrophobe est la tendance observée des substances non polaires à sagréger dans leau solution et exclut les molécules deau. Cela se produit parce que les interactions entre les molécules hydrophobes permettent aux molécules deau de se lier plus librement, augmentant lentropie du système. Le mot hydrophobe signifie littéralement  » craignant leau,  » et décrit la ségrégation et la répulsion apparente entre leau et les substances non polaires. – Leffet hydrophobe, Wikipedia

En termes simples, la raison en est mal comprise. Une explication simplifiée est que la structure de leau lui permet davoir trois degrés de liberté et quelle peut former quatre liaisons hydrogène. Si cest le cas, il ne peut pas sorienter aussi facilement quil le pourrait et ainsi lentropie diminuerait. Donc, pour favoriser lentropie, cela doit se produire de manière minimale.

Si vous voulez étudier entropie du mélange , larticle Wikipédia lié est très sympa.

La taille des espèces:

$ \ ce {AgCl} $ est moins soluble dans leau que $ \ ce {AgNO3} $ . Cela pourrait être mieux décrit par le fait que les ions argent et chlore ont presque la même taille, et par conséquent ils peuvent être plus serrés ensemble, cest-à-dire quils « sont plus difficiles à séparer et à » se dissoudre « .

Notez que  » comme se dissout comme  » ou toute autre règle similaire ne peut pas expliquer cela. En fait, la délocalisation impressionnante de lélectron dans lion nitrate peut expliquer la gamme massive des nitrates solubles .

Vitesse de dissolution:

Souhaitez-vous encore Appelle-t-on une espèce soluble si elle se dissout dans le solvant dans un laps de temps suffisamment long?Jimagine que non, puisque les espèces radioactives avec des périodes de demi-vie assez longues sont communément attribuées la médaille « stable ».

Le taux de dissolution nest pas une propriété thermodynamique, mais cinétique.

La dissolution nest pas toujours un processus instantané. Elle est rapide lorsque le sel et le sucre se dissolvent dans leau, mais beaucoup plus lente pour un comprimé daspirine ou un gros cristal de cuivre hydraté ( II) sulfate. Ces observations sont la conséquence de deux facteurs: la vitesse de solubilisation (en kg / s) est liée au produit de solubilité (en fonction de la température) et à la surface du matériau. La vitesse à laquelle un solide se dissout peut dépendent de sa cristallinité ou de son absence dans le cas de solides amorphes et de la surface (taille de la cristallite) et de la présence de polymorphisme. – Taux de dissolution, Wikipedia

Additifs (dispersants):

Il ny a aucune obligation que nous considérions uniquement les existence de soluté et du solvant. Que feriez-vous si vous aviez besoin de dissoudre un acide gras (qui est hydrophobe) dans leau?

Obtenir de laide de micelles est un moyen . Cest à peu près la même façon que les graisses sont transportées dans le sang, et le même mécanisme que les savons utilisent pour nettoyer lhuile de votre peau.

La solubilisation est différente de dissolution car le fluide résultant est une dispersion colloïdale impliquant une association colloïdale. Cette suspension est distincte dune vraie solution, et la quantité de solubilisant dans le système micellaire peut être différente (souvent supérieure) de la solubilité régulière du solubilisat dans le solvant. – Solubilisation micellaire, Wikipedia

$ \ hspace {3ex} $
$ \ hspace {7ex} $ _{Solubilisation micellaire de corps gras dans leau à laide dun dispersant – Andreas Dries; Source}

Additifs (Leffet ionique commun):

Leffet dion commun utilise le principe de Le Chatelier pour expliquer la moindre solubilité dun certain précipité en raison de lexistence de un ion similaire dans la solution.

Par exemple, une solution diluée de sulfate de magnésium est moins soluble si du sulfate de cuivre (II) est dissous.

Force ionique:

Pour développer les concepts liés à leffet ionique commun, la force ionique est définie:

La force ionique dune solution est une mesure de la concentration dions dans cette solution. Les composés ioniques, lorsquils sont dissous dans leau, se dissocient en ions. La concentration totale délectrolyte dans la solution affectera des propriétés importantes telles que la dissociation ou la solubilité de différents sels . des caractéristiques principales dune solution avec des ions dissous est la force ionique.

La force ionique, $ I $ , dune solution est une fonction de la concentration de tous ions présents dans cette solution. $$ I = \ frac {1} {2} \ sum \ limits ^ n_ {i = 1 } c_iz_i ^ 2 $$

où $ c_i $ est la concentration molaire dions $ i $ (M, mol / L), $ z_i $ est le numéro de charge de cet ion, et la somme est prise sur tous les ions dans la solution. – Force ionique, Wikipédia (Je souligne)

Commentaires

• Jai pensé que je devrais développer les coefficients dactivité et comment ils conduisent à des écarts par rapport aux comportements idéaux des solutions idéales, esp. de la loi de Raoult ‘, mais je pense que ‘ suffit pour le moment. : P Pourtant, je nai pas ‘ étendre leffet de la pression ‘, car cela nécessiterait des explications concernant les pressions partielles.