SOLUTIONS CHIMIQUES: TYPES, PRÉPARATION ET EXEMPLES - CHIMIE - 2025

Les solutions chimiques sont appelées mélanges homogènes en chimie. Ce sont des mélanges stables de deux ou plusieurs substances dans lesquelles une substance (appelée soluté) se dissout dans une autre (appelée solvant). Les solutions adoptent la phase solvant dans le mélange et peuvent exister en phases solide, liquide et gazeuse.

Dans la nature, il existe deux types de mélanges: les mélanges hétérogènes et les mélanges homogènes. Les mélanges hétérogènes sont ceux dans lesquels il n'y a pas d'uniformité dans leur composition et les proportions de leurs composants varient d'un échantillon à l'autre.

D'autre part, les mélanges homogènes (solutions chimiques) sont des mélanges de solides, de liquides ou de gaz - en plus des unions possibles entre des composants qui sont dans des phases différentes - dont les composants sont divisés en proportions égales par leur contenu.

Les systèmes de mélange ont tendance à rechercher l'homogénéité, par exemple lorsqu'un colorant est ajouté à l'eau. Ce mélange commence par être hétérogène, mais le temps va faire diffuser le premier composé à travers le liquide, faisant de ce système un mélange homogène.

Les solutions et leurs composants sont vus dans des situations quotidiennes et à des niveaux allant de l'industriel au laboratoire. Ce sont des objets d'étude en raison des caractéristiques qu'ils présentent et des forces et attractions qui se produisent entre eux.

Les types

Il existe plusieurs manières de classer les solutions, en raison de leurs multiples caractéristiques et de leurs états physiques possibles; C'est pourquoi vous devez savoir sur quoi reposent les différences entre les types de solutions avant de les séparer en catégories.

L'un des moyens de séparer les types de solution est le niveau de concentration qu'elle a, également appelé saturation de la solution.

Les solutions ont une qualité appelée solubilité, qui est la quantité maximale de soluté qui peut être dissoute dans une quantité donnée de solvant.

Il existe une classification des solutions par concentration, qui les divise en solutions empiriques et solutions titrées.

Solutions empiriques

Cette classification, dans laquelle les solutions sont également appelées solutions qualitatives, ne prend pas en compte la quantité spécifique de soluté et de solvants dans la solution mais plutôt leur proportion. Pour cela, les solutions sont séparées en diluées, concentrées, insaturées, saturées et sursaturées.

- Les solutions diluées sont celles dans lesquelles la quantité de soluté dans le mélange est à un niveau minimum par rapport au volume total du mélange.

- Les solutions insaturées sont celles qui n'atteignent pas la quantité maximale possible de soluté pour la température et la pression auxquelles elles se trouvent.

- Les solutions concentrées contiennent des quantités considérables de soluté pour le volume qui s'est formé.

- Les solutions saturées sont celles qui ont la plus grande quantité possible de soluté pour une température et une pression données; dans ces solutions, le soluté et le solvant présentent un état d'équilibre.

- Les solutions sursaturées sont des solutions saturées qui ont été chauffées pour augmenter la solubilité et dissoudre plus de soluté; Une solution "stable" avec un excès de soluté est ensuite générée. Cette stabilité ne se produit que jusqu'à ce que la température redescende ou que la pression change radicalement, une situation dans laquelle le soluté précipitera en excès.

Des solutions valorisées

Les solutions titrées sont celles dans lesquelles les quantités numériques de solutés et de solvant sont mesurées, en observant les solutions titrées en pourcentage, molaire, molaire et normale, chacune avec sa série d'unités de mesure.

- Les valeurs en pourcentage parlent de la proportion en pourcentage de grammes ou millilitres de soluté dans cent grammes ou millilitres de solution totale.

- Les concentrations molaires (ou molarité) expriment le nombre de moles de soluté par litre de solution.

- La molalité, peu utilisée en chimie moderne, est l'unité qui exprime le nombre de moles d'un soluté divisé par la masse totale de solvant en kilogrammes.

- La normalité est la mesure qui exprime le nombre d'équivalents de soluté entre le volume total de solution en litres, où les équivalents peuvent représenter les ions H ⁺ pour les acides ou OH ^- pour les bases.

Selon son état d'agrégation

Les solutions peuvent également être classées selon l'état dans lequel elles se trouvent, et cela dépendra principalement de la phase dans laquelle se trouve le solvant (le composant présent en plus grande quantité dans le mélange).

- Les solutions gazeuses sont de nature rare, classées dans la littérature comme mélanges gazeux plutôt que comme solutions; ils se produisent dans des conditions spécifiques et avec peu d'interaction entre leurs molécules, comme dans le cas de l'air.

- Les liquides ont un large spectre dans le monde des solutions et représentent la majorité de ces mélanges homogènes. Les liquides peuvent facilement dissoudre les gaz, les solides et autres liquides et se retrouvent dans toutes sortes de situations quotidiennes, naturellement et synthétiquement.

Il existe également des mélanges liquides souvent confondus avec des solutions, telles que des émulsions, des colloïdes et des suspensions, qui sont plus hétérogènes qu'homogènes.

- Les gaz en liquide sont principalement observés dans des situations telles que l'oxygène dans l'eau et le dioxyde de carbone dans les boissons gazeuses.

- Les solutions liquide-liquide peuvent être présentées comme des composants polaires qui se dissolvent librement dans l'eau (tels que l'éthanol, l'acide acétique et l'acétone), ou lorsqu'un fluide non polaire se dissout dans un autre avec des caractéristiques similaires.

- Enfin, les solides présentent une large gamme de solubilité dans les liquides, tels que les sels dans l'eau et les cires dans les hydrocarbures, entre autres. Les solutions solides sont formées à partir d'un solvant en phase solide et peuvent être considérées comme un moyen de dissoudre des gaz, des liquides et d'autres solides.

Les gaz peuvent être stockés dans des solides, tels que l'hydrogène dans l'hydrure de magnésium; les liquides dans les solides peuvent être trouvés sous forme d'eau dans le sucre (un solide humide) ou sous forme de mercure dans l'or (un amalgame); et les solutions solide-solide sont représentées sous forme d'alliages et de solides composites, tels que des polymères avec additifs.

préparation

La première chose à savoir lors de la préparation d'une solution est le type de solution à formuler; c'est-à-dire que vous devez savoir si vous allez faire une dilution ou préparer une solution à partir du mélange de deux substances ou plus.

Une autre chose à savoir est quelles sont les valeurs connues de concentration et de volume ou de masse, en fonction de l'état d'agrégation du soluté.

Pour préparer des solutions standard

Avant de commencer toute préparation, assurez-vous que les instruments de mesure (balance, cylindres, pipettes, burettes, entre autres) sont étalonnés.

Ensuite, la quantité de soluté en masse ou en volume est mesurée, en prenant grand soin de ne pas renverser ou gaspiller aucune quantité, car cela affecterait la concentration finale de la solution. Ceci doit être introduit dans le ballon à utiliser, en se préparant maintenant pour l'étape suivante.

Par la suite, le solvant à utiliser est ajouté à ce soluté, en s'assurant que le contenu du ballon atteint la capacité de celui-ci.

Ce ballon est bouché et secoué, en veillant à l'inverser pour assurer un mélange et une dissolution efficaces. De cette façon, la solution est obtenue, qui peut être utilisée dans de futures expériences.

Pour préparer une dilution de concentration connue

Pour diluer une solution et réduire sa concentration, plus de solvant est ajouté dans un processus appelé dilution.

Par l'équation M ₁ V ₁ = M ₂ V ₂, où M symbolise la concentration molaire et V le volume total (avant et après dilution), la nouvelle concentration peut être calculée après dilution d'une concentration, ou du volume requis pour atteindre la concentration souhaitée.

Lors de la préparation des dilutions, la solution mère est toujours amenée dans un nouveau ballon plus grand et du solvant y est ajouté, en veillant à atteindre la ligne de jaugeage pour garantir le volume souhaité.

Si le processus est exothermique et présente donc des risques pour la sécurité, il est préférable d'inverser le processus et d'ajouter la solution concentrée au solvant pour éviter les éclaboussures.

Exemples

Comme mentionné ci-dessus, les solutions se présentent dans différents états d'agrégation, en fonction de l'état dans lequel se trouvent leur soluté et leur solvant. Des exemples de ces mélanges sont énumérés ci-dessous:

- L'hexane dans la cire de paraffine est un exemple de solution liquide-solide.

- L'hydrogène dans le palladium est une solution gaz-solide.

- L'éthanol dans l'eau est une solution liquide-liquide.

- Le sel commun dans l'eau est une solution solide-liquide.

- L'acier, composé d'atomes de carbone dans une matrice cristalline d'atomes de fer, est un exemple de solution solide-solide.

- L'eau gazeuse est une solution gaz-liquide.

Références

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2. TutorVista. (sf). Types de solutions. Récupéré de chemistry.tutorvista.com
3. cK-12. (sf). Solution liquide-liquide. Récupéré de ck12.org
4. Faculté, U. (sf). Préparation de la solution. Récupéré de faculty.sites.uci.edu
5. LibreTexts. (sf). Préparation des solutions. Récupéré de chem.libretexts.org