Si tu souhaites en savoir plus sur les solutions insaturées, saturées et sursaturées, tu es au bon endroit !
- Cet article traite des solutions saturées, non saturées et sursaturées.
- Tout d'abord, nous examinerons les bases de la solubilité et nous donnerons les définitions des solutions saturées, non saturées et sursaturées.
- Ensuite, nous apprendrons comment déterminer si une solution est saturée, insaturée et sursaturée en nous basant sur les courbes de solubilité.
- Ensuite, nous ferons un tableau montrant les différences entre ces trois types de solutions.
- Enfin, nous explorerons quelques exemples de solutions saturées, insaturées et sursaturées.
Définition des solutions saturées, insaturées et sursaturées
Commençons notre voyage dans le monde des solutions saturées, insaturées et sursaturées en passant en revue le terme de solubilité.
Lasolubilité est la quantité de soluté qui peut se dissoudre dans un solvant à une température donnée.
Lorsqu'un soluté se dissout dans un solvant en raison de l'attraction entre leurs particules, une solution se forme.
$$ \text{Soluté + Solvant} \longrightarrow \text{Solution} $$
Les chimistes se basent sur la solubilité pour déterminer la capacité d'un soluté à se dissoudre dans un solvant, et la règle la plus importante en matière de solubilité est que"ce qui se ressemble s'assemble". Mais qu'est-ce que cela signifie ? Découvrons-le !
Si nous avions un solvant polaire comme l'eau (H2O), nous nous attendrions à ce que les solutés polaires (par exemple les sucres)ou les solutés ioniques (tels que les sels ioniques) puissent se dissoudre et former un mélange homogène (solution). En revanche, les solutés non polaires comme les graisses et les huiles ne peuvent pas se dissoudre dans les solvants polaires, et c'est la raison pour laquelle nous voyons des couches séparées lorsque nous ajoutons de l'huile à l'eau ! Les solutés non polaires ne peuvent se dissoudre que dans des solvants non polaires comme l'hexane (C6H6) parce qu'ils n'ont pas de charge et ne peuvent donc pas se mélanger avec des substances ioniques et polaires.
- Lessolvants non polaires comprennent les graisses, les stéroïdes, les cires, le benzène, l'hexane et le toluène.
- Lessolvants polaires comprennent le sucre, les sels inorganiques, l'eau, les petits alcools et même l'acide acétique.
- Les solvants non polaires dissolvent les solutés non polaires.
- Les solvants polaires dissolvent les solutés polaires.
Pour une explication approfondie sur les solutés polaires et non polaires, consulte la rubrique"Solubilité" !
Les solutions sont classées en solutions saturées, non saturées et sursaturées en fonction de la quantité de soluté ajoutée à un solvant et de la dissolution ou non de la totalité du soluté dans le solvant. Alors, plongeons-nous dans les solutions saturées, insaturées et sursaturées et examinons leurs définitions !
Le premier type de solution dont nous allons parler est la solution non saturée.
Dans les solutions non saturées, une quantité inférieure à la quantité maximale de soluté est dissoute dans le solvant.
Lorsque tu as une solution insaturée, cela signifie que tu as ajouté une quantité de soluté inférieure à la quantité maximale capable de se dissoudre dans le solvant, puis si tu décides d'y ajouter plus de soluté, il se dissoudra quand même, jusqu'à un certain point.
Par exemple, la solubilité du chlorure de sodium (NaCl) dans l'eau (H2O) est d'environ 36 grammes de NaCl pour 100 grammes d'eau à 30 °C. Donc, si tu as 100 grammes d'eau et que tu y ajoutes moins de 36 grammes du soluté NaCl, on considérera qu'il s'agit d'une solution insaturée!
Maintenant, si tu ajoutes exactement 36 grammes de NaCl à 100 grammes deH2O, alors tu auras devant toi unesolution saturée.
Une solution saturée est une solution qui possède la quantité maximale de soluté qui peut être dissoute par une quantité donnée de solvant à une certaine température.
Le troisième type de solution est une solution sursaturée, qui consiste à augmenter la température d'une solution puis à la refroidir afin de dissoudre plus que la quantité maximale de soluté qu'elle contient.
On appelle solution sursaturée une solution qui contient plus que la quantité maximale de solvant dissous dans une certaine quantité de soluté.
Les solutions sursaturées sont très instables et, avec le temps, des cristaux peuvent se former.
Parfois, la solubilité d'une solution peut changer (augmenter ou diminuer) en fonction de la température. Pour de nombreux solides dissous dans l'eau, la solubilité augmente avec la température. L'augmentation de la température accroît l'énergie cinétique (E.C.) des molécules de soluté et de solvant, ce qui permet aux molécules de solvant de briser les molécules de soluté afin que ces dernières puissent se dissoudre plus facilement.
Pour les gaz, en revanche, la solubilité diminue avec l'augmentation de la température. L'image ci-dessous montre la courbe de solubilité de certains solutés dans 100 grammes deH2O.
Figure 2. Courbe de solubilité, Isadora Santos - StudySmarter Originals.
Comment savoir si une solution est saturée, insaturée ou sursaturée ?
Il existe un moyen facile de savoir si une solution est saturée, insaturée ou sursaturée en se basant sur la courbe de solubilité (figure 2).
Par exemple, la courbe de solubilité du chlorure de potassium (KCl) nous indique que la solution est saturée le long de la ligne. À 50 °C, la solubilité du KCl est de 43 grammes pour 100 grammes d'eau (H2O). Par conséquent, si moins de 43 grammes de KCl étaient ajoutés à l'eau à 50 °C, nous considérerions qu'il s'agit d'une solution non saturée! De même, si l'on ajoute plus de 43 grammes de KCl, il s'agit d'une solution sursaturée!
Figure 3. Courbe de solubilité du KCl, Isadora Santos - StudySmarter Originals.
Jetons un coup d'œil à un problème !
1) Si tu ajoutes 100,0 grammes de KNO3 à 100 grammes deH2Oà 60,0 °C, la solution sera-t-elle saturée, insaturée ou sursaturée?
Si tu retournes voir la figure 2 montrant la courbe de solubilité de différents sels, remarque qu'à 60 °C,il faut plus de 100,0 grammes de KNO3 pour obtenir une solution saturée. Par conséquent, cette solution serait considérée comme non saturée.
2) Combien de grammes de KNO3 seraient nécessaires pour obtenir une solution saturée dans 300 grammes deH2Oà 20,0 °C ?
À 20,0 °C,il faut environ 35 grammes de KNO3 pour saturer 100 grammes deH2O. Ainsi, pour saturer 300 grammes d'eau, nous aurions besoin de 105 grammes de KNO3.
$$ \frac{300\text{ g H}_{2}\text{O }\times \text{ 35 g KNO}_{3}}{100\text{ g H}_{2}\text{O}} = 105 \text{ g KNO}_{3} $$
Différence entre les solutions saturées, insaturées et sursaturées
La meilleure façon de voir la différence entre les solutions saturées, insaturées et sursaturées est de faire un tableau.
| Solution non saturée | Solution saturée | Solution sursaturée |
| Lorsque le soluté dissous dans le solvant à une certaine température est inférieur à la quantité maximale. | Solution contenant la quantité maximale de soluté dissous dans le solvant à une température donnée. | Solution contenant plus de soluté que la quantité maximale dissoute dans un solvant à une température donnée. |
| Dans une courbe de solubilité, les solutions non saturées se trouvent en dessous de la ligne de la courbe de solubilité. | Dans une courbe de solubilité, les solutions saturées se trouvent à l'intérieur de la ligne. | Dans une courbe de solubilité, les solutions sursaturées se trouvent au-dessus de la ligne saturée. |
Diagrammes de Venn des solutions saturées, insaturées et sursaturées
Maintenant que nous connaissons la différence entre ces types de solutions, faisons un diagramme de Venn pour comparer et opposer les solutions saturées et non saturées.
Figure 4 : Diagramme de Venn montrant les solutions saturées et sursaturées, Isadora Santos - StudySmarter Originals.
Exemples de solutions saturées, insaturées et sursaturées
Enfin, explorons quelques exemples de ces solutions. L'exemple le plus courant est sans doute l'ajout de sucre à l'eau pour faire de la limonade ! Lorsque tu commences à ajouter du sucre, celui-ci se dissout, jusqu'à ce qu'il atteigne un point où il ne se dissout plus et où la solution devient saturée.
D'autres exemples de solutions saturées incluent l'ajout de protéines en poudre au lait, au thé ou à l'eau jusqu'à ce qu'il n'y ait plus de poudre qui se dissolve dans le solvant !
Mais qu'en est-il des solutions non saturées? Les solutions non saturées peuvent être formées par du sel ou du sucre dissous dans de l'eau en dessous du point de saturation ! Le brouillard (solution de vapeur d'eau) est également un exemple de solution insaturée dans l'air.
Lessolutions sursaturées contiennent plus de soluté que la solubilité ne le permet. L'eau gazeuse (soda) est un exemple de solution sursaturée parce que le dioxyde de carbone est présent en plus grande quantité que ce qui est habituellement dissous dans l'eau en raison de la pression élevée dans la bouteille.
Maintenant, j'espère que tu as confiance dans ta compréhension des solutions saturées, insaturées et sursaturées !
Saturé, insaturé et sursaturé - Principaux enseignements
- Lasolubilité est utilisée pour décrire la quantité de soluté qui peut se dissoudre dans un solvant donné à une température donnée.
- Une solution non saturée est une solution dont la quantité de soluté dissous dans le solvant est inférieure à la quantité maximale.
- Une solution saturée est une solution qui possède la quantité maximale de soluté dissous par quantité donnée de solvant à une certaine température.
- Une solution sursaturée est une solution qui contient plus que la quantité maximale de solvant dissous dans une certaine quantité de soluté.
- On peut savoir si une solution est saturée, non saturée ou sursaturée en se basant sur sa courbe de solubilité.
Références
- Zumdahl, S. S., Zumdahl, S. A., & Decoste, D. J. (2019). Chemistry. Cengage Learning Asia Pte Ltd.
- Theodore Lawrence Brown, Eugene, H., Bursten, B. E., Murphy, C. J., Woodward, P. M., Stoltzfus, M. W., & Lufaso, M. W. (2018). Chimie : la science centrale (14e éd.). Pearson.
- Swanson, J. (2021). Tout ce dont tu as besoin pour exceller en chimie dans un seul gros cahier. Workman.
- Post, R. (2020). Chimie : concepts et problèmes, un guide d'auto-apprentissage. Wiley & Sons, Incorporated, John.
- Moore, J. T., & Langley, R. (2021a). McGraw Hill : AP chemistry, 2022. Mcgraw-Hill Education.
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