Par Claire Gillespie Mis à jour le 24 mars 2022
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L’eau est souvent appelée le « solvant universel » car elle peut dissoudre une vaste gamme de substances. Lorsqu’un soluté se dissout complètement dans un solvant, le mélange homogène résultant est appelé solution. Malgré la remarquable solvabilité de l'eau, certains matériaux ne s'y dissolvent tout simplement pas.
L'huile, la cire de paraffine et le sable sont des exemples classiques de substances qui ne se dissolvent pas dans l'eau. Même les composés hautement solubles atteignent une limite de saturation au-delà de laquelle le soluté supplémentaire reste sous forme de résidu solide.
La solubilité dépend des forces relatives des forces d'attraction entre les particules de soluté, les particules de solvant et entre le soluté et le solvant. Le glucose, par exemple, se dissout facilement car les interactions de liaison hydrogène avec l'eau l'emportent sur les interactions glucose-glucose et eau-eau.
Lorsque deux liquides se mélangent complètement, ils sont miscibles; sinon, ils ne sont pas miscibles. Le pétrole (hydrocarbures) et l’eau illustrent l’immiscibilité. La densité plus faible de l'huile la fait flotter et les gouttelettes d'huile ne s'intègrent jamais dans la phase aqueuse.
La polarité de l’eau – charge partielle positive sur les atomes d’hydrogène et charge partielle négative sur l’oxygène – la rend très sélective. Les solutés polaires ou ioniques sont attirés par l'eau, tandis que les substances non polaires comme la cire de paraffine (longues chaînes de C et H) sont repoussées, conformément à la règle « le semblable se dissout le semblable ».
Il est essentiel de distinguer la dissolution de l’érosion et de la suspension. Le sable, par exemple, ne se dissout pas parce que les attractions internes de l’eau dominent les interactions eau-sable. L'agitation suspend le sable, produisant un mélange trouble; lorsque l'agitation s'arrête, le sable se dépose et l'eau au-dessus devient claire. Un contact à long terme avec l'eau peut éroder les surfaces rocheuses, transportant de fines particules vers l'aval, mais il s'agit d'une élimination physique plutôt que d'une dissolution chimique.
Même les solutés hautement solubles, comme le sucre ou le chlorure de sodium, présentent un point de saturation. À l'équilibre, le taux de dissolution est égal au taux de recristallisation, donc ajouter plus de soluté n'augmente pas la concentration; au lieu de cela, l'excès reste sous forme de solide non dissous.
Ces principes expliquent pourquoi certains matériaux du quotidien résistent à la dissolution dans l'eau et soulignent l'interaction nuancée des forces moléculaires dans la chimie aqueuse.
