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D’APPRENTISSAGE CHAPITRE OBJECTIFS PLAN DE Identifier et distinguer les types d

D’APPRENTISSAGE CHAPITRE OBJECTIFS PLAN DE Identifier et distinguer les types de solutions ; Prédire la miscibilité de deux liquides en fonction des forces intermoléculaires qui les constituent ; Prédire l’effet de la température, de la pression et de la polarité sur la solubilité ; Effectuer divers calculs en rapport avec la préparation et la dilution des solutions ; Connaître et comprendre différents modes d’expression de la composition des solutions, et effectuer les calculs appropriés ; Décrire et appliquer les propriétés colligatives aux solutions électrolytiques et non électrolytiques. LES PIONNIERS Svante Arrhenius, un précurseur de la chimie des solutions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.1 La nature des solutions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.2 Le processus de dissolution. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.3 Les facteurs qui influent sur la solubilité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 COUP D’ŒIL SUR LA CHIMIE Le lac meurtrier . . . . . . . . . . . . . 15 1.4 L’expression de la composition d’une solution. . . . . . . . . . . . . . . 15 1.5 Les solutions idéales et la loi de Raoult 26 1.6 Les propriétés colligatives des solutions de non-électrolytes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 COUP D'ŒIL SUR LA CHIMIE La désalinisation de l’eau de mer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 1.7 Les propriétés colligatives des solutions d’électrolytes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 1.8 Les colloïdes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 Résumé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 Équations clés. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 Qu’avez-vous retenu ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 Problèmes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 Matériel pédagogique en ligne Animations • Les électrolytes forts, les électrolytes faibles et les non-électrolytes (1.1) • L’hydratation (1.2) Réponses aux questions « Qu’avez-vous retenu ? » Questions interactives i+ RA Pour consultation seulement; toute reproduction interdite Les propriétés physico-chimiques des solutions La dissolution d’un cube de sucre dans l’eau. Les propriétés d’une solution sont très différentes de celles de son solvant. La solubilité des molécules de sucre dans l’eau est princi palement due à la formation de liaisons hydrogène entre le soluté et le solvant. 1 CHAPITRE Pour consultation seulement; toute reproduction interdite 4 Chapitre 1 Les propriétés physico-chimiques des solutions LES PIONNIERS Svante Arrhenius, un précurseur de la chimie des solutions Quand Svante August Arrhenius (1859-1927) soutint en mai 1884 sa thèse de doctorat à l’Université d’Uppsala (en Suède), il obtint la plus basse note possible. Cette évalua- tion ne lui permit pas d’obtenir un poste d’enseignant et il en fut très déçu. Or, c’est ce même travail de recherche qui lui valut quelques années plus tard, en 1903, le prix Nobel de chimie. Dans sa thèse, Arrhenius proposait une théorie ionique pour expliquer les propriétés des solutions d’électrolytes. Il fut le premier à suggérer que la conductibilité électrique de solutions d’acides, de bases ou de sels serait due au fait que ces solutés existeraient partiellement ou complètement sous forme d’ions porteurs de charges négatives et posi- tives dans l’eau, plutôt que sous la forme de molécules neutres. Cette hypothèse est maintenant un fait bien reconnu, mais à l’époque d’Arrhenius, certains chimistes et physiciens trouvèrent ridicule l’idée de charges électriques séparées dans les solutions. Le concept de dissociation électrolytique s’accordait facilement avec la découverte, faite au début du xxe siècle, des électrons et de leur rôle dans la liaison chimique. En plus de sa théorie sur les électrolytes, Arrhenius apporta une contribution impor- tante à la chimie. Deux de ses apports les plus connus sont l’équation qui décrit l’effet de la température sur la vitesse des réactions et son concept de l’énergie d’activation, à savoir qu’il ne suffit pas que surviennent des collisions entre les molécules pour qu’elles réagissent, encore faut-il qu’elles possèdent une énergie minimale appelée « énergie d’acti- vation » (voir le chapitre 2). Arrhenius s’intéressa à d’autres domaines que la chimie, comme la géologie et la clima- tologie. Voulant comprendre les dernières glaciations, il fut le premier scientifique à s’intéresser aux changements climatiques. À l’époque, on croyait que la Terre se refroi- dissait, mais Arrhenius prétendait plutôt le contraire. En 1896, il a remarqué que le dioxyde de carbone avait une grande capacité d’absorption de la chaleur, propriété com- munément appelée aujourd’hui « effet de serre ». Il disait que la combustion des carbu- rants fossiles, après l’arrivée de l’ère industrielle, ferait doubler la concentration du dioxyde de carbone en 3000 ans. On sait aujourd’hui que c’est 30 fois plus rapide, soit en 100 ans. Ses conclusions s’appuyaient sur des mesures et des calculs complexes. En se basant sur l’effet de serre causé par le dioxyde de carbone, Arrhenius a pu relier les gla- ciations à une température inférieure de 5 °C à la température moyenne à son époque, et les grands réchauffements à une température de 8 °C supérieure à cette même moyenne. Vers la fin de sa vie, Arrhenius se fit vulgarisateur et écrivit sur les applications de la chimie en astronomie, en biologie et en géologie. Il avança l’idée de la panspermie, une théorie selon laquelle la vie n’aurait pas commencé sur Terre, mais serait venue d’autres planètes. B eaucoup de phénomènes physiques, de réactions chimiques et presque tous les pro- cessus biologiques se déroulent en solution, par exemple dans l’air ou dans l’eau. Ce chapitre aborde les propriétés des solutions en général, puis les propriétés des solutions liquides. Svante Arrhenius (1859-1927), physicien et chimiste suédois Pour consultation seulement; toute reproduction interdite 5 1.1 La nature des solutions 1.1 La nature des solutions Une solution est un mélange homogène de deux substances ou plus. La substance dis- persée, généralement présente en moins grande quantité, s’appelle soluté, tandis que la substance dispersante est le uploads/Industriel/ tap-chimie-sol-prj3969-ch01n-o93od 1 .pdf