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La miscibilité et la solubilité

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Introduction :

Lors d’une marée noire, pourquoi le pétrole forme-t-il des nappes sur l’eau de mer ? La mer Morte est la mer possédant la plus forte salinité sur Terre. Pourquoi, en été, des croûtes de sel se forment-elles sur ses rives ?
Dans ce cours, nous allons répondre à ces questions en expliquant les notions de solubilité et de miscibilité à partir d’exemples concrets.
Nous commencerons à traiter la notion de miscibilité puis nous verrons celle de solubilité.

La miscibilité

Il faut savoir avant tout, que la miscibilité correspond à un mélange constitué de deux liquides, et que la solubilité correspond à un mélange solide-liquide mais aussi gaz-liquide.

Un mélange de deux liquides peut être homogène ou hétérogène cela dépend de leur miscibilité.

Eau et alcool

Si on introduit de l’alcool coloré dans un tube à essai contenant de l’eau, nous observons après agitation et un temps d’attente que le mélange est homogène.

Miscibilité de l’eau et de l’alcool

On peut donc en conclure que l’eau et l’alcool sont tous les deux miscibles.

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Définition

Miscible :

On dit que deux liquides sont miscibles lorsqu’ils forment un mélange homogène.

On pourrait de la même façon confirmer que l’huile et le pétrole sont miscibles.

Eau et huile

Si on introduit de l’huile dans un tube à essai contenant de l’eau, nous observons après agitation et un temps d’attente que le mélange obtenu est hétérogène.

Non-miscibilité de l’huile et de l’eau

On observe deux phases : une première phase supérieure constituée d’huile, et une phase inférieure constituée d’eau.

  • On peut donc en conclure que l’eau et l’huile ne sont pas miscibles.

Le pétrole, par exemple, forme des nappes sur l’eau de mer car ces deux liquides, comme l’huile et l’eau, ne sont pas miscibles.

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Astuce

L’huile reste en surface car nous savons que sa masse volumique est inférieure à celle de l’eau.

La technique de la décantation permet de séparer deux liquides non miscibles. Il suffit pour cela de laisser reposer le mélange hétérogène dans une ampoule à décanter. Grâce au robinet, on peut ensuite faire s’écouler le liquide le plus dense (le plus lourd).

Séparation des phases d’un mélange par décantation

Voyons à présent la notion de solubilité.

La solubilité

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Définition

Soluble :

Lorsqu’un solide se dissout dans un liquide, on dit que le solide est soluble dans le liquide. On parle de mélange homogène :

  • le liquide est appelé le solvant ;
  • le solide, le soluté.
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Exemple

Dans les boissons pétillantes, le solvant est l’eau et le soluté est un gaz : le dioxyde de carbone.

Si on introduit du sel dans de l’eau, nous observons après agitation et un temps d’attente que le mélange est homogène. On dit que le sel est soluble dans l’eau, on le nomme par conséquent soluté tandis que l’eau est le solvant.

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Astuce

On peut noter que l’eau de mer est un mélange homogène.

Cependant, si on introduit une plus grande quantité de sel à notre mélange, on observe que le sel ne se dissout plus complètement dans l’eau. La solution est dite saturée.

  • Le mélange n’est plus homogène mais hétérogène car les cristaux de sel sont visibles à l’œil nu.

Solution aqueuse homogène de sel / Solution saturée de sel

Une solution dont le solvant est l’eau peut être appelée une solution aqueuse.

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À retenir

De manière générale il existe une limite pour laquelle un soluté reste soluble dans le solvant. Au-delà, la solution est dite saturée. Le mélange devient hétérogène.

C’est le cas de la mer Morte dont la teneur en sel est très forte.
En été, l’évaporation de l’eau est plus importante. L’eau devient saturée en sel et des croûtes de sel apparaissent sur les bords du rivage.

Conclusion :

Lorsque l’on souhaite effectuer un mélange de liquides entre eux, il est important de connaître leur miscibilité pour savoir si le mélange sera homogène ou hétérogène. Pour les solides ou les gaz, c’est leur solubilité dans le solvant choisi qui déterminera le résultat jusqu’à saturation de la solution.
Il existe différentes techniques permettant de séparer les mélanges homogènes ou hétérogènes. Le choix de la technique à utiliser dépend notamment des espèces mélangées.