Fiche de révision : Solubilité et extraction par solvant

Mélanges de liquides et immersion des solides

• La miscibilité de deux liquides représente leur tendance à former un mélange homogène une fois mélangés.
• Deux liquides non miscibles forment deux phases distinctes.
• La poussée d’Archimède est une force exercée par un fluide sur une objet qui y est immergé, en partie ou entièrement.
• Elle est égale en norme au poids du volume de fluide déplacé par l’immersion de l’objet, et dirigée vers le haut :

$$\vec{\Pi} = - \rho_{\,\text{fluide}}\cdot V_\text{imm}\cdot \vec{g}$$

• La densité d’un matériau est le rapport de la masse volumique de ce matériau sur la masse volumique de l’eau.
• Les valeurs sont mesurées dans les mêmes conditions de température et de pression.

Solubilité et solvants

• La solubilité représente la tendance d’une espèce chimique à se dissoudre dans un solvant.
• La solvatation est la formation de liaisons entre les molécules du solvant et les molécules ou ions du soluté. Ce procédé est nécessaire à la dissolution.
• Le caractère polaire de la molécule d’eau est dû à sa géométrie et à la polarisation des deux liaisons $\text{O}-\text{H}$.
• Par interaction électrostatique, les charges partielles positive et négative attirent donc, respectivement, des entités chargées négativement ou positivement en formant des liaisons hydrogène.
• Cela permet à l’eau de solvater cations et anions.
• Un solvant apolaire est constitué de molécules apolaires.
• Des matériaux composés de molécules neutres et apolaires peuvent se mélanger avec, ou être solvatés par, des solvants apolaires.
• Des interactions de van der Waals entre dipôles instantanés et dipôles induits s’établissent.
• La solubilité d’un soluté dans un solvant apolaire varie d’un solvant à l’autre.
• Une espèce chimique est dite hydrophile si elle est soluble dans l’eau ou miscible avec l’eau.
• Les espèces chargées et polaires sont hydrophiles.
• Une espèce chimique est dite lipophile si elle est soluble dans la graisse, qui est apolaire.
• Les molécules neutres et apolaires sont lipophiles.
• Une espèce amphiphile peut être solvatée par l’eau et par des solvants apolaires.

Applications des propriétés des solvants

• L’extraction liquide-liquide est fondé sur la différence de solubilité d’un soluté dans deux phases non miscibles.
• Ce procédé consiste à faire passer le soluté souhaité de la phase où il est moins soluble vers celle où il est plus soluble.
• Voici ses étapes : dissoudre dans le solvant n° 1 le mélange contenant la molécule à extraire – ajouter le solvant n° 2 – bien agiter pour forcer la formation de liaisons entre le solvant n° 2 et la molécule à extraire – laisser reposer pour que se séparent les deux phases – prélever la phase constituée du solvant n° 2 – purifier cette phase.
• Les molécules amphiphiles sont aussi appelées des tensioactifs, car elles modifient la tension superficielle à l’interface entre deux phases. Il en existe plusieurs types :
• les tensioactifs anioniques portent une charge négative ;
• les tensioactifs cationiques portent une charge positive ;
• les tensioactifs non ioniques ne portent pas de charge électrique, mais des doublets d’électrons non liants leur permettant de former des liaisons hydrogène.
• Une suspension consiste en un mélange de deux phases non miscibles, où l’une des phases est contenue dans des micelles solvatées par l’autre phase.
• Une micelle est une goutte entourée de molécules amphiphiles, en suspension dans une phase où le contenu de la gouttelette ne peut pas être dissous.