Que sont les solutions aqueuses?

Le solutions aqueuses sont les solutions qui utilisent l'eau pour décomposer une substance. Par exemple, de la boue ou de l'eau sucrée.

Lorsqu'une espèce chimique est dissoute dans l'eau, cela est noté en écrivant (aq) après le nom chimique (Reid, S.F.).

Les substances hydrophiles (qui aiment l'eau) et de nombreux composés ioniques se dissolvent ou se dissocient dans l'eau.

Par exemple, lorsque le sel de table ou chlorure de sodium est dissous dans l'eau, il se dissocie en ions pour former Na + (aq) et Cl- (aq).

Les substances hydrophobes (qui ont peur de l'eau) ne se dissolvent généralement pas dans l'eau ou ne forment pas de solutions aqueuses. Par exemple, le mélange d'huile et d'eau n'entraîne pas de dissolution ou de dissociation.

De nombreux composés organiques sont hydrophobes. Les non-électrolytes peuvent se dissoudre dans l'eau, mais ils ne se dissocient pas en ions et conservent leur intégrité en tant que molécules.

Des exemples d'électrolytes comprennent le sucre, la glycérine, l'urée et méthylsulfonylméthane (MSM) (Anne Marie Helmenstine, 2017).

Propriétés des solutions aqueuses

Les solutions aqueuses conduisent généralement l'électricité. Les solutions contenant des électrolytes solides ont tendance à être de bons conducteurs électriques (par exemple, l'eau de mer), tandis que les solutions contenant des électrolytes faibles ont tendance à être pauvres conducteurs (par exemple, l'eau du robinet).

La raison en est que les électrolytes forts se dissocient complètement dans les ions dans l'eau, tandis que les électrolytes faibles se dissocient incomplètement.

Lorsque des réactions chimiques se produisent entre espèces dans une solution aqueuse, les réactions sont généralement des réactions à double déplacement (également appelées métathèse ou double substitution).

Dans ce type de réaction, le cation d'un réactif remplace le cation dans l'autre réactif, formant typiquement une liaison ionique. Une autre façon de penser est que les ions réactifs «changent de partenaire».

Les réactions en solution aqueuse peuvent donner lieu à des produits solubles dans l'eau ou susceptibles de produire un précipité.

Un précipité est un composé ayant une faible solubilité qui tombe souvent en dehors de la solution sous forme solide (Solutions aqueuses, S.F.).

Les termes acide, base et pH ne s'appliquent qu'aux solutions aqueuses. Par exemple, on peut mesurer le pH du jus de citron ou de vinaigre (deux solutions aqueuses) et sont des acides faibles, mais ne peut pas obtenir une huile végétale d'information de test significatif avec du papier pH (Anne Marie Helmenstine, Définition aqueuse, 2017).

Pourquoi certains solides se dissolvent dans l'eau?

Le sucre que nous utilisons pour sucrer le café ou le thé est un solide moléculaire, dans lequel les molécules individuelles sont maintenues ensemble par des forces intermoléculaires relativement faibles.

Lorsque le sucre se dissout dans l'eau, les liaisons faibles entre les différentes molécules de sucrose se dégradent et ces molécules C12H22O11 sont libérées dans la solution.

L'énergie est nécessaire pour rompre les liens entre les molécules C12H22O11 dans le saccharose. Il faut également de l'énergie pour rompre les liaisons hydrogène dans l'eau qui doit être interrompue pour insérer une de ces molécules de saccharose en solution.

Le sucre se dissout dans l'eau car l'énergie est libérée lorsque les molécules légèrement polaires du saccharose forment des liaisons intermoléculaires avec les molécules d'eau polaires.

Les liaisons faibles qui se forment entre le soluté et le solvant compensent l'énergie nécessaire pour modifier la structure du soluté pur et du solvant.

Dans le cas du sucre et de l'eau, ce procédé fonctionne si bien que jusqu'à 1 800 grammes de saccharose peuvent être dissous dans un litre d'eau.

Les solides ioniques (ou sels) contiennent des ions positifs et négatifs qui sont maintenus ensemble grâce à la grande force d'attraction entre les particules de charges opposées.

Lorsque l'un de ces solides ont été dissous dans de l'eau, les ions sont libérés sous forme de la solution solide, qui sont associés avec des molécules de solvant polaire (Berkey, 2011).

NaCl (s) "Na + (aq) + Cl- (aq)

On peut généralement supposer que les sels se dissocient dans leurs ions lorsqu'ils se dissolvent dans l'eau.

Les composés ioniques sont dissous dans de l'eau si l'énergie libérée lorsque les ions interagissent avec les molécules d'eau compense l'énergie nécessaire pour rompre les liaisons ioniques dans le solide et l'énergie nécessaire pour séparer les molécules d'eau pour les ions peuvent être insérés dans la solution (solubilité, SF).

Règles de solubilité

Selon la solubilité d'un soluté, trois résultats sont possibles:

1) si la solution a moins de soluté que la quantité maximale capable de se dissoudre (sa solubilité), il s'agit d'une solution diluée;

2) si la quantité de soluté est exactement la même que sa solubilité, elle est saturée;

3) s'il y a plus de soluté qu'il est possible de dissoudre, le soluté en excès est séparé de la solution.

Si ce processus de séparation comprend la cristallisation, il forme un précipité. La précipitation réduit la concentration du soluté à saturation afin d'augmenter la stabilité de la solution.

Les règles de solubilité pour les solides ioniques courants sont les suivantes. Si deux règles semblent se contredire, le précédent est prioritaire (Antoinette Mursa, 2017).

1- Sels contenant des éléments du groupe I (Li⁺, Na⁺, K⁺, Cs⁺, Rb⁺) sont solubles. Il y a peu d'exceptions à cette règle. Les sels contenant l'ion ammonium (NH₄⁺) sont également solubles.

2- Sels contenant du nitrate (NO₃^-) sont généralement solubles.

3- Les sels contenant Cl -, Br - ou I - sont généralement solubles. Les exceptions importantes à cette règle sont les sels d’halogénure d’Ag⁺, Pb2⁺ et (Hg2)²⁺. Donc, AgCl, PbBr₂ et Hg₂Cl₂ Ils sont insolubles.

4- La plupart des sels d'argent sont insolubles. AgNO₃ et Ag (C₂H₃O₂) sont des sels solubles communs d’argent; Pratiquement tous les autres sont insolubles.

5- La plupart des sels de sulfate sont solubles. Les exceptions importantes à cette règle incluent CaSO₄, BaSO₄, PbSO₄, Ag₂SO4 et SrSO₄.

6- La plupart des sels d'hydroxyde ne sont que légèrement solubles. Les sels d'hydroxyde des éléments du groupe I sont solubles. Les sels d'hydroxyde des éléments du groupe II (Ca, Sr et Ba) sont légèrement solubles.

Les sels d'hydroxyde de métal de transition et Al₃ ⁺ Ils sont insolubles. Donc, Fe (OH)₃, Al (OH)₃, Co (OH)₂ Ils ne sont pas solubles.

7- La plupart des sulfures de métaux de transition sont hautement insolubles, y compris CdS, FeS, ZnS et Ag.₂Les sulfures d'arsenic, d'antimoine, de bismuth et de plomb de S. sont également insolubles.

8- Les carbonates sont souvent insolubles. Carbonates du groupe II (CaCO)₃, SrCO₃ et BaCO₃) sont insolubles, comme le FeCO₃ et PbCO₃.

9- Les chromates sont souvent insolubles. Les exemples incluent PbCrO₄ et BaCrO₄.

10- Phosphates tels que le Ca₃(PO₄)₂ et Ag₃PO₄ ils sont souvent insolubles.

11- Les fluorures comme le BaF₂, MgF₂ et PbF₂ ils sont souvent insolubles.

Exemples de solubilité dans des solutions aqueuses

Le cola, l'eau salée, la pluie, les solutions acides, les solutions basiques et les solutions salines sont des exemples de solutions aqueuses.

Lorsqu'une solution aqueuse est disponible, un précipité peut être induit par des réactions de précipitation (réactions en solution aqueuse, S.F.).

Les réactions de précipitation sont parfois appelées réactions à "double déplacement". Déterminer si un précipité se formera lors du mélange de solutions aqueuses de deux composés:

1. Enregistrez tous les ions en solution.
2. Combinez-les (cation et anion) pour obtenir tous les précipités potentiels.
3. Utilisez les règles de solubilité pour déterminer quelle combinaison (le cas échéant) est insoluble et précipitera.

Exemple 1: que se passe-t-il lorsque Ba est mélangé (NON₃)_{2 (aq)} et Na₂CO_{3 (aq)}?

Ions présents en solution: Ba²⁺, NON₃^-, Na⁺, CO₃^2-

Précipités potentiels: BaCO₃, NaNO3

Règles de solubilité: BaCO₃ est insoluble (règle 5), NaNO₃ Il est soluble (règle 1).

Équation chimique complète:

Ba (NON₃)₂(aq) + Na₂CO₃(aq) "BaCO₃(s) + 2NaNO₃ (aq)

Équation ionique nette:

Ba²⁺_(aq) + CO₃^2-_(aq) "BaCO_{3 (s)}

Exemple 2: que se passe-t-il lorsque Pb est mélangé (NON₃)₂ (aq) et NH₄Je (aq)?

Ions présents en solution: Pb²⁺, NON₃^-, NH₄⁺, Je^-

Précipités potentiels: PbI₂, NH₄NON₃

Règles de solubilité: PbI₂ est insoluble (règle 3), NH₄NON₃ Il est soluble (règle 1).

Équation chimique complète: Pb (NO₃)_{2 (aq)} + 2NH₄Je_(aq) "PbI_{2 (s)} + 2NH₄NON_{3 (aq)}

Équation ionique nette: Pb²⁺_(aq) + 2I^-_(aq) "PbI_{2 (s).}

Références

1. Anne Marie Helmenstine. (2017, 10 mai). Définition aqueuse (solution aqueuse). Récupéré de thoughtco.com.
2. Anne Marie Helmenstine. (2017, 14 mai). Définition de la solution aqueuse en chimie. Récupéré de thoughtco.com.
3. Antoinette Mursa, K. W. (2017, 14 mai). Règles de solubilité Extrait de chem.libretexts.org.
4. Solutions aqueuses. (S.F.). Récupéré de saylordotorg.github.io.
5. Berkey, M. (11 novembre 2011). Solutions aqueuses: définition et exemples. Récupéré de youtube.com.
6. Réactions en solution aqueuse. (S.F.). Récupéré de chemistry.bd.psu.edu.
7. Reid, D. (S.F.). Solution aqueuse: définition, réaction et exemple. Récupéré de study.com.
8. Solubilité (S.F.). Récupéré de chemed.chem.purdue.edu.