Extraction d’une espèce chimique dans un mélange - Partie B (corrigé)

1.a. Diiode : apolaire (liaison entre atomes de même électronégativité).

Éthanol : polaire (les liaisons O-H et C-O sont polarisées. La structure coudée autour de l'atome de l'oxygène implique que les centres géométriques des charges positives et négatives ne sont pas confondus).

Eau : polaire (liaison O-H polarisée et molécule coudée).

Cyclohexane : apolaire (les liaisons C-H ne sont pas polarisées, la différence d'électronégativité entre les atomes de carbone et d'hydrogène est trop faible).

Dichlorométhane : polaire (les liaisons carbone-chlore sont fortement polarisées et la molécule est coudée).

1.b. Les molécules capables d'établir des ponts hydrogène entre elles sont les molécules d'eau et d'éthanol. Exemple pour l'eau :

2. Eau / cyclohexane : liquides non miscibles. Les molécules d'eau sont polaires et peuvent créer des ponts hydrogènes entre elles, ce qui n'est pas le cas des molécules de cyclohexane. Les interactions entre molécules de cyclohexane ne sont donc pas du même type que celles entre les molécules d'eau.

Eau / dichlorométhane : liquides non miscibles. Même si les deux molécules sont polaires, l'impossibilité pour le dichlorométhane d'établir des ponts hydrogènes le rend non miscible avec l'eau.

Eau / éthanol : liquides miscibles, car les interactions intermoléculaires entre molécules d'eau et molécules d'éthanol sont du même type (liaisons de Van Der Waals identiques et possibilité d'établir des ponts hydrogènes).

Diiode soluble dans le cyclohexane : ces deux molécules sont apolaires et ne peuvent pas établir de ponts hydrogènes entre elles. Les interactions intermoléculaires entre molécules de diiode et entre molécules de cyclohexane sont du même type, ce qui explique la solubilité observée.

C'est le même principe qui explique la solubilité du diiode dans le dichlorométhane, même si ce dernier est un solvant polaire : ces deux molécules ne peuvent pas établir de ponts hydrogènes entre elles. Les interactions intermoléculaires entre molécules de diiode et entre molécules de dichlorométhane sont des liaisons de Van Der Waals, ce qui explique la solubilité observée.

Diiode insoluble dans l'eau : l'impossibilité des molécules de diiode d'établir des ponts hydrogènes entre elles, contrairement aux molécules d'eau, explique cette très faible solubilité.

Le sulfate de cuivre est un composé ionique qui est très soluble dans l'eau (interactions électrostatiques) et peu dans les solvants organiques comme le cyclohexane et le dichlorométhane.