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Dissolution
Lors d’une dissolution, une substance se répartit dans une autre jusqu’à former une phase homogène appelée solution. Le sucre ou le sel dans l’eau en sont des exemples simples.
Soluté, solvant et solution
Lorsqu’on verse une petite quantité de sel dans l’eau et qu’on mélange, les cristaux finissent par ne plus être visibles. Le sel n’a pourtant pas disparu : ses constituants sont dispersés à l’échelle microscopique dans l’eau. On appelle soluté la substance dissoute, solvant le milieu dans lequel elle se dissout et solution le mélange homogène obtenu.
Le solide ne disparaît pas
À l’œil nu, une solution de sel bien préparée paraît uniforme. À l’échelle microscopique, les espèces issues du sel sont toujours présentes et interagissent avec les molécules du solvant. On peut retrouver le soluté, par exemple en laissant l’eau s’évaporer jusqu’à ce que du solide se reforme.
Pourquoi certaines substances se dissolvent-elles et d’autres non ?
La dissolution dépend des interactions entre les particules du soluté et celles du solvant. L’eau dissout très bien de nombreuses substances ioniques ou polaires, mais beaucoup moins certaines substances apolaires. C’est pourquoi l’huile et l’eau se séparent spontanément au lieu de former une solution homogène ordinaire.
La règle « le semblable dissout le semblable » peut servir de premier repère, mais elle reste une simplification. La structure des molécules, les interactions possibles et les conditions de température et de pression déterminent réellement le comportement.
Agiter fait-il davantage dissoudre ?
Agiter accélère souvent la dissolution parce que le solvant au contact du soluté est continuellement renouvelé. Mais agitation et solubilité ne sont pas la même chose. À une température donnée, remuer peut permettre d’atteindre plus vite l’état final sans nécessairement augmenter la quantité maximale qui peut être dissoute à l’équilibre.
Une cuillère de sucre disparaît plus vite dans une boisson lorsqu’on remue. Si la boisson est déjà saturée en sucre, remuer plus longtemps ne garantit pas que tout le sucre supplémentaire finira par se dissoudre.
Quel rôle joue la température ?
Pour de nombreux solides dissous dans l’eau, la solubilité augmente avec la température, mais ce n’est pas une loi universelle. La température peut aussi modifier fortement la vitesse de dissolution. Pour les gaz dissous, le comportement est souvent différent : une boisson gazeuse chaude perd généralement son dioxyde de carbone plus facilement qu’une boisson froide.
Dissolution et réaction chimique
Une dissolution n’est pas automatiquement une réaction chimique. Du sucre peut être dispersé dans l’eau sans être transformé en une nouvelle substance. Dans d’autres situations, dissolution et réactions peuvent être couplées. Il faut donc observer le système et connaître les espèces présentes avant de conclure.
Peut-on récupérer le soluté ?
Oui, dans de nombreux cas. Si le solvant est volatil, son évaporation peut concentrer la solution puis conduire à une cristallisation. Cette idée est utilisée pour séparer et purifier des substances.
Si l’on dissout 10 g de sel dans 100 g d’eau sans perdre de matière, la masse totale reste 110 g. Le fait que les cristaux ne soient plus visibles ne signifie pas qu’ils ont cessé d’exister. Cette expérience simple relie la dissolution à une idée fondamentale de la chimie : lors d’un processus physique ordinaire, la matière ne disparaît pas.
Conservation de la matière
Le cas du sucre est différent. Les molécules de sucre se dispersent dans l’eau sans se séparer en ions de la même manière. Deux substances qui « disparaissent » visuellement dans l’eau peuvent donc former des solutions microscopiquement différentes.
Le chlorure de sodium solide est constitué d’ions sodium Na⁺ et chlorure Cl⁻ organisés dans un cristal. Dans l’eau, les molécules polaires du solvant peuvent entourer les ions et les stabiliser séparément dans la solution. On parle d’hydratation des ions. Cette description explique pourquoi une solution salée conduit l’électricité bien mieux que de l’eau très pure : elle contient des ions mobiles.
Que se passe-t-il avec le sel dans l’eau ?
L’essentiel
La dissolution forme une solution homogène à partir d’un soluté et d’un solvant. Le soluté ne disparaît pas. Agiter accélère souvent le processus, tandis que la quantité maximale dissoute dépend de la solubilité et des conditions. Dissolution, fusion et réaction chimique sont trois notions différentes.