Propriétés colligatives des solutions. | Chimie générale 2

Les propriétés colligatives des solutions sont étudiées dans ce chapitre : les concentrations des solutions, les solutions et la solubilité, la solubilité des gaz et la loi de Henry, la loi de Raoult, l'élévation du point d'ébullition, la dépression du point de congélation, la pression osmotique.

Concentrations des solutions

Pourcentage massique :

% m/m = msolutémsolution x 100   
 

% m/v = msolutéVsolution x 100
 

% v/v = VsolutéVsolution x 100

msolution = msoluté + msolvant

 

 

 

 

 

Fraction molaire :

xsoluté = nsoluténsolution 

n = nombre de moles (en mol)

 

Molarité M (en mol.L-1) :

M = nsolutéVsolution

 

 

Molalité m (en mol.kg-1) :

m = nsolutémsolution

 

 

Solutions et solubilité.

# Une solution est formée lorsque un soluté se dissout dans un solvant La solubilité est la quantité maximale qui peut se dissoudre dans une quantité donnée de solvant à une température donnée. Les substances ayant des types similaires de forces intermoléculaires peuvent se dissoudre les unes dans les autres. L'eau (H2O) et le méthanol (CH3OH) ont des liaisons hydrogène, donc ils sont miscibles. Les solides sont plus solubles à des températures plus élevées.

Solubilité des gaz et loi de Henry

Voici la traduction en français :

Les gaz deviennent :

  • moins solubles lorsque la température augmente
  • plus solubles sous une pression plus élevée


Loi de Henry :

La solubilité d'un gaz est proportionnelle à sa pression :
 

Pgas = k x Mgas

Pgas = pression partielle du gaz (en atm)
Mgas = molarité du gaz dissous (en mol.L-1)
k = constante de proportionnalité (constante de la loi de Henry) ⇒ dépend du gaz, du solvant et de la température

 

La Loi de Raoult.

Psolvant = xsolvant P0solvant

Psolvant = pression de vapeur du solvant
P0solvant = pression de vapeur du solvant pur
xsolvant = fraction molaire du solvant dans la solution
(0 ≤ xsolvent < 1 ⇒Psolvent < P0solvent)

 

Elévation du point d'ébullition

Voici la traduction en français :

Pression de vapeur de la solution < Pression de vapeur du solvant pur
⇒ plus d'énergie est nécessaire pour convertir la solution de liquide en gaz
⇒ élévation du point d'ébullition


La magnitude de l'élévation du point d'ébullition ΔTb (en K) est :
 

ΔTb = i x Kb x m

ΔTb = Tb solution – Tb solvant
i = facteur i de van't Hoff = nombre d'ions produits par unité de formule
m = molalité de la solution (en mol.kg-1)
Kb = constante de proportionnalité (constante d'élévation du point d'ébullition) ⇒ dépend du solvant

 

Dépression du point de congélation

À la température de congélation:
pression de vapeur du solide (solvant pur) = pression de vapeur de la solution

MAIS la pression de vapeur de la solution a été réduite par le soluté
⇒ le point de congélation est également plus bas
⇒ le solvant solide a une pression de vapeur plus faible
⇒ abaissement du point de congélation


L'ampleur de l'abaissement du point de congélation ΔTf (en K) est:
 

ΔTf = - i x Kf x m

ΔTf = Tf solution – Tf solvent
i = facteur i de van’t Hoff = nombre d'ions produits par unité de formule
m = molalité de la solution (en mol.kg-1)
Kf = constante de proportionnalité (constante d'abaissement du point de congélation) ⇒ dépend du solvant

 

Pression osmotique.

Osmose : mouvement des particules de solvant à travers une membrane semi-perméable tandis que les particules de soluté restent dans leurs solutions respectives
Les particules de solvant se déplacent de la solution de plus faible concentration vers la solution de plus forte concentration


Pression osmotique Π : quantité de pression qui doit être appliquée à la solution de plus forte concentration pour empêcher l'osmose
 

Π = i x M x R x T

i = facteur de van't Hoff = nombre d'ions produits par unité de formule
M = molarité (en mol.L-1)
R = constante des gaz parfaits = 8,314 (en J.K-1.mol-1)
T = température (en K)