L’eau solvant
| 1. Généralités structurales 2. Rôles ionisant et dispersant 3. Solvatation (hydratation) 4. Solvolyse (hydrolyse) 5. L'autoprotolyse |
Approfondissement sur les solvants
L’eau présente une structure tétraédrique : 104,47' pour H-O-H.
Les électronégativités selon Allred et Rochow sont : c (O) = 3, 6 ; c (H) = 2,1, ce qui implique l'existe de deux liaisons polarisées H-O.
L'eau présente donc une structure dipolaire : µ = 1,84 D.
La conséquence est que l’eau ne dissout que les espèces ioniques ou polaires. Dans l’eau, les espèces apolaires précipitent.
2. Rôles ionisant et dispersant
Exemple d’un cristal de chlorure de sodium dans l’eau : il se dissout.
Exemple d’une goutte de colorant : même sans agitation, elle se disperse.
Exemple du sucre dans l'eau : il se dissout.2.1. Rôle ionisant
Le processus d’ionisation est dû au moment dipolaire de l’eau.
Mécanisme d’ionisation :
2.2. Rôle dispersant
C’est la loi de Coulomb qui définit l’intensité de la force électrostatique entre deux ions.
La valeur importante de er (er = 80) qui rend l’eau dispersante : l’intensité de la force d’attraction entre cations et anions est plus faible dans l’eau qu’ailleurs.
Si e r est faible, les ions restent en interaction forte et forment des paires d’ions (comme dans l’acide acétique où e r = 6)
3. Solvatation (hydratation)
La solvatation est une interaction entre les molécules de solvant et le soluté dissous.
3.1. Interaction électrostatique (de van der Waals)
Le nombre de molécules d’eau dépend du diamètre de l’ion, et se sa charge.
3.2. Liaison hydrogène
L'existence de la liaison hydrogène dans l'eau fait que ce solvant est protique.
3.3. Liaison de coordination
Il s'agit d'une liaison entre un atome donneur de doublet électronique (base de Lewis) et un atome accepteur (acide de Lewis). On peut citer par exemple le complexe octaédrique de l'ion cuivre II avec l’eau : [Cu(H2O)6]2+.
4. Solvolyse (hydrolyse)
La solvolyse est une rupture de liaison provoquée par les molécules de solvant.
Lorsque l'on met du chlorure de sodium (NaCl) dans de l'eau, on peut modéliser sa dissolution par le mécanisme d'hydrolyse suivant :
NaCl (s) -> (Na+, Cl-)paire d'ions [1]
(Na+, Cl-)paire d'ions -> Na+ (aq) + Cl- (aq) [2]
La première étape résulte du processus d'ionisation.
La seconde résulte du processus de dissociation.
On distingue les réactions totales des réactions équilibrées.
5. L'autoprotopyse
Le mécanisme d’autoprotolyse de l'eau, ou auto-ionisation, résulte d’un échange de proton.
Autoprotolyse de l'eau :
2 H2O = OH- + H3O+
Bibliographie
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- Teixeira J. 2001 - L'étrange comportement de l'eau ultra-froide - Pour la Science, 285, p. 84-91. La liaison hydrogène et la surfusion.
- Blake D. et Jenniskens P. 2001 - La glace des origines - Pour la Science, 289, p. 60-66. Un variété exotique de la glace présente dans les milieux interstellaires favorise la formation de molécules organiques complexes.
