SOLVANT: CONCEPT, TYPES ET EXEMPLES - CHIMIE - 2025

Le solvant est le composant d'une solution ou solution qui se trouve dans la proportion la plus élevée. Il dissout le soluté, l'autre composant mineur de la solution, qui n'est rien d'autre qu'un mélange homogène qui ne présente pas de discontinuité.

Le solvant est généralement un liquide, principalement de l'eau, considéré comme le solvant universel. En plus de l'eau, une solution est généralement constituée d'un soluté solide qui s'y dissout complètement. Mais le solvant peut être un solide et le soluté un liquide. Cet exemple pourrait être le cas de l'amalgame, formé de mercure et d'un métal.

Ce gobelet en verre contient de l'eau liquide, le solvant universel. Source: Pixabay.

En revanche, l'air est une solution formée d'azote, considérée comme solvant car elle est en proportion plus élevée; et un groupe de gaz tels que l'oxygène, le dioxyde de carbone, la vapeur d'eau, etc., qui agissent comme des solutés.

En solution, les molécules de solvant sont disposées autour des molécules de soluté dans un phénomène appelé solvatation; plus correctement appelée hydratation, dans le cas de l'eau comme solvant. Le processus de solvatation est essentiellement exothermique.

Types de solvants

Les solvants sont classés comme polaires et non polaires.

- Polaire

Ils sont constitués de molécules avec une distribution inhomogène de charge électrique; c'est-à-dire des molécules polaires. Les solvants polaires ont généralement une constante diélectrique élevée.

La constante diélectrique d'un solvant est une constante sans dimension et d'une certaine manière, elle mesure la capacité d'un solvant à maintenir les charges électriques séparées dans une solution.

Si le chlorure de sodium est dissous dans l'eau, le cation (Na ⁺) a tendance à s'associer à l'anion (Cl ^-), formant un précipité de chlorure de sodium. L'eau, en raison de sa constante diélectrique élevée, empêche cette réunification.

Les solvants polaires ont une constante diélectrique supérieure à 15, l'eau étant la plus élevée (80). Ces solvants, en général, ont la capacité de former des liaisons hydrogène avec des solutés, en plus d'interagir avec eux par des forces dipôle-dipôle.

Par conséquent, les interactions entre les solvants polaires et les solutés polaires sont très fortes. De plus, les molécules de solvants polaires ont des moments dipolaires importants, et peuvent provoquer la solvatation de molécules chargées électriquement par interactions entre charges de signe opposé.

Solvants protiques

Les solvants protiques possèdent des groupes OH et NH, tels que l'eau (HOH) et l'éthanol (CH ₃ CH ₂ OH). Ces groupes permettent la formation de liaisons hydrogène, ce qui permet à ces solvants de solvater de nombreux solutés.

Les solvants protiques ont normalement des constantes diélectriques supérieures à 15; bien que l'acide acétique, un solvant protique, ait une constante diélectrique de 6,2. L'eau a une valeur élevée, à la fois pour la constante diélectrique (80) et pour le moment dipolaire (1,85).

La densité de l'eau (1,00 g / cm ³) est l'une des plus élevées parmi les solvants protiques. Cependant, l'acide formique a une densité de 1,21 g / cm ³ et l' acide acétique a une valeur de densité de 1,049 g / cm ³.

Les solvants protiques favorisent les réactions de substitution nucléophile (SN1).

Solvants aprotiques

Ces solvants n'ont pas de groupes OH et NH qui permettent la formation de liaisons hydrogène; c'est le cas de l'acétone (CH ₃ C = OCH ₃). Par conséquent, ce type de solvant a une capacité de solvatation des composants des sels inférieure à celle des solvants protiques.

La plupart des solvants aprotiques ont des valeurs de constante diélectrique supérieures à 15, à l'exception du tétrahydrofurane (7,5) et de l'acétate d'éthyle (6,02).

Il existe plusieurs solvants aprotiques qui ont des moments dipolaires plus élevés que l'eau. Parmi eux: l'acétone (2,88), le diméthylformamide (3,82), le diméthylsulfoxyde (3,96), le nitrométhane (3,56) et le carbonate de propylène (4,9).

Il existe des solvants aprotiques de densités supérieures à celle de l'eau: le diméthylsulfoxyde (1,092 g / cm ³), le nitrométhane (1,137 g / cm ³) et le carbonate de propylène (1,205 g / cm ³).

Les solvants aprotiques favorisent les réactions de substitution nucléophile (SN2).

- Non polaire

Ils se caractérisent par une constante diélectrique inférieure à 15, un moment dipolaire très faible et les interactions avec les molécules de soluté sont faibles (de type London ou à forces de dispersion).

Les solvants non polaires ou apolaires ne sont pas miscibles avec les solvants polaires. De plus, ils ne dissolvent pas efficacement les sels, car ils ne peuvent pas produire la solvatation de leurs composants ioniques; les ions ne peuvent pas non plus en être dérivés, contrairement à l'eau (H ₃ O ⁺ et OH ^-).

Une partie des solvants non polaires ont des moments dipolaires égaux à zéro, parmi lesquels: le pentane, l'hexane, le cyclohexane et le benzène. Pendant ce temps, la valeur maximale du moment dipolaire est présentée par le dichlorométhane (1,60), en raison de la présence de chlore.

Les solvants non polaires conviennent pour solubiliser des solutés non polaires, comme la plupart des graisses et des huiles.

Exemples de solvants

Toluène

C'est un solvant aromatique (synonyme de méthylbenzène) qui est utilisé pour augmenter l'indice d'octane de l'essence. Il est utilisé dans le traitement des peintures, résines, revêtements, caoutchoucs, détergents, médicaments, parfums et saccharine.

Xylène

C'est un synonyme de diméthylbenzène, qui est utilisé comme solvant pour les résines, les laques, le caoutchouc, les encres, les émaux et comme carburéacteur. C'est également un agent dégraissant, utilisé dans la production de résines époxy et dans la préparation de parfums, insecticides et répulsifs.

L'acétate d'éthyle

Il est utilisé dans les laboratoires de médicaments pour l'extraction d'antibiotiques. Pendant ce temps, dans l'industrie de la peinture, il est utilisé pour dissoudre les résines synthétiques utilisées dans la préparation des peintures. Il est également utilisé dans les parfums, les colorants et les arômes.

Acétone

Il est utilisé dans la fabrication d'acétate de cellulose, de peintures, de laques, d'adhésifs et de colorants de la série des diphénylamines. Il est utilisé dans l'extraction des graisses et des huiles, ainsi que dans leur purification. À la maison, il est utilisé pour enlever le vernis à ongles et la peinture.

Éthylène méthyl cétone

Il est utilisé dans la production de solvants pour revêtements, adhésifs et bandes magnétiques. Il est également utilisé dans l'extraction de graisses, d'huiles et de cires à partir de résines naturelles et synthétiques. De plus, il est utilisé dans la production d'encres d'imprimerie, de cuir synthétique, de cellophane et de films d'emballage en aluminium.

Perchloréthylène

Il est utilisé dans le nettoyage à sec des vêtements et dans l'élimination des taches.

Acétate de butilo

Il est utilisé dans la purification de la pénicilline.

Alcool isopropylique

Il est utilisé comme désinfectant topique et comme solvant de dégivrage et de nettoyage pour les pare-brise de voiture.

Chloroforme

C'est un solvant non polaire qui est utilisé dans les nettoyeurs à sec comme solvant pour les graisses dans le nettoyage à sec. Il est utilisé comme solvant et dégraissant dans de nombreux procédés industriels. En biologie moléculaire, il est utilisé dans l'extraction d'ADN dans les lysats cellulaires.

Références

1. Whitten, Davis, Peck et Stanley. (2008). Chimie (8e éd.). Apprentissage CENGAGE.
2. Wikipédia. (2019). Solvant. Récupéré de: en.wikipedia.org
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6. Steven A. Hardinger. (2017). Glossaire illustré de chimie organique: solvant. Récupéré de: chem.ucla.edu