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Dissolution à l’échelle des particules – hydratation, « qui se ressemble se dissout » et enthalpie de dissolution

ChimieÉnergétique et thermochimie15–16 ans

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Écran Particules : les molécules d’eau arrachent des ions à un réseau de chlorure de sodium ou de nitrate de potassium et les entourent de couches d’hydratation, le saccharose se dissout grâce aux liaisons hydrogène et le diiode se dissout dans l’hexane mais à peine dans l’eau ; ajoutez du soluté jusqu’à saturation et modifiez la température pour lire la courbe de solubilité. Écran Énergie : un cycle associant l’enthalpie de dissociation du réseau et les enthalpies d’hydratation donne l’enthalpie de dissolution de six sels, ΔsolG = ΔsolH − TΔsolS montre le rôle de l’entropie et un calorimètre virtuel mesure la variation de température.

Leçon : Solutions et solubilité : interactions intermoléculaires, hydratation, enthalpie et entropie de dissolution

Ce qu’elle montre

Dissoudre est une compétition entre attractions. Un solide se dissout lorsque les attractions entre particules de soluté et de solvant compensent la rupture des attractions propres au soluté et d’une partie de celles du solvant. Les dipôles de l’eau entourent les ions (interactions ion–dipôle) et les molécules polaires (liaisons hydrogène), tandis que le diiode apolaire se mélange à l’hexane apolaire : qui se ressemble se dissout. L’enthalpie de dissolution est la petite différence entre l’enthalpie de dissociation du réseau et les enthalpies d’hydratation ; l’entropie décide ensuite, par ΔG = ΔH − TΔS, si la dissolution est spontanée.

Mode d’emploi

Dans Particules, choisissez un Soluté et un Solvant, cliquez sur +10 g jusqu’à ce qu’il reste du solide, puis déplacez le curseur Température et lisez la solubilité sur la courbe. Comparez NaCl dans l’eau et dans l’hexane, puis le diiode dans les deux. Dans Énergie de dissolution, choisissez chaque Sel, comparez le cycle à ΔsolH mesuré, modifiez la Température pour suivre le signe de ΔG, puis cliquez sur Ajouter le sel et agiter et sur Noter pour calculer ΔsolH à partir de ΔT.

Paramètres modifiables

  • Écran Particules, Énergie de dissolution
  • Soluté (particules) NaCl (chlorure de sodium), KNO₃ (nitrate de potassium), C₁₂H₂₂O₁₁ (saccharose), I₂ (diiode)
  • Solvant (particules) eau (H₂O), hexane (C₆H₁₄)
  • Température 0–100 °C
  • Soluté ajouté pour 100 g de solvant 0–600 g
  • Sel (énergie) NaCl (chlorure de sodium), KCl (chlorure de potassium), LiCl (chlorure de lithium), CaCl₂ (chlorure de calcium), KNO₃ (nitrate de potassium), NH₄NO₃ (nitrate d’ammonium)
  • Masse de sel dans le calorimètre 1–20 g

Questions à explorer

  1. Pourquoi le chlorure de sodium se dissout-il dans l’eau mais pas dans l’hexane ?
  2. Pourquoi un sel comme le nitrate d’ammonium peut-il se dissoudre spontanément alors que sa dissolution est endothermique ?
  3. Pourquoi l’enthalpie de dissolution obtenue par le cycle est-elle moins fiable que la valeur mesurée ?

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