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Dans le discours scientifique, une solution est plus qu'une réponse à un quiz ; il désigne un mélange homogène de deux ou plusieurs composants. L'IUPAC définit une solution comme une substance contenant au moins un soluté dissous dans un solvant, formant une phase uniforme au niveau moléculaire. Cette définition s'applique aux solides, aux liquides et aux gaz.
Une solution est un mélange uniforme d’au moins deux composants pouvant être solides, liquides ou gazeux. Les exemples quotidiens incluent l'air, l'acier et l'eau de mer.
Pour être considéré comme une solution, un mélange doit contenir un composant majeur (le solvant ) et au moins un composant mineur (le soluté ). Le soluté doit se dissoudre dans le solvant pour que le mélange apparaisse monophasé et que sa composition soit indiscernable au niveau macroscopique.
Par exemple, la soude est une solution liquide :l’eau agit comme solvant, tandis que le dioxyde de carbone, le sucre et les arômes sont les solutés. Bien que vous puissiez goûter les ingrédients, ils ne sont pas visibles en tant qu'entités distinctes dans la boisson.
En revanche, la vinaigrette est un mélange hétérogène. L'huile et le vinaigre ne se dissolvent pas l'un dans l'autre, même lorsqu'ils sont secoués, le mélange se sépare donc en couches distinctes.
Lorsqu'une solution liquide ne contient que deux composants et qu'ils sont présents dans des proportions égales, les termes solvant et soluté peuvent être interchangés. Ceci est courant dans les mélanges 1:1 tels que les mélanges éthanol-eau utilisés en laboratoire.
Des solutions solides se forment lorsque le composant majeur est un solide. Des gaz, des liquides ou d'autres solides peuvent être incorporés dans le réseau solide pour créer un matériau homogène. Les polymères et les alliages métalliques en sont des exemples typiques.
L'acier est une solution solide classique de fer avec du carbone, du chrome et d'autres éléments d'alliage. Le bronze (cuivre‑étain) et le laiton (cuivre‑zinc) sont d'autres alliages dont les propriétés dépendent de la composition précise et des conditions de traitement.
Lorsque le solvant et le soluté sont tous deux des gaz, le résultat est une solution gaz-gaz. L'air atmosphérique est la solution gazeuse la plus connue, comprenant de l'azote (~ 78 %), de l'oxygène (~ 21 %), du dioxyde de carbone (~ 0,04 %) et des gaz traces.
Comprendre ces concepts aide les chimistes, les ingénieurs et les biologistes à concevoir des matériaux et à prédire le comportement des substances dans les processus naturels et industriels.