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

La cohésion entre les molécules résulte d’interactions électrostatiques entre leurs nuages électroniques, appelées interactions intermoléculaires. Bien que nettement plus faibles que celles présentes dans un solide ionique, ces interactions suffisent à assurer la cohésion des solides moléculaires.

Question : quels types d’interactions, entre les solutés et les solvants mais aussi entre les solvants eux-mêmes, ont permis d’aboutir à la séparation des deux espèces en solution ?

Document 1 - Interaction de Van der Waals
(voir la perle correspondante dans ce chapitre)

Document 2 - Pont hydrogène
(voir la perle correspondante dans ce chapitre)

Document 3 - Choix d’un solvant

• Pour solubiliser une espèce, le solvant doit rompre les interactions entre les entités du soluté. Il faut donc que les interactions entre entités-solvant ressemblent aux interactions entités-entités.
• Un solide ionique est préférentiellement solubilisé par l'eau ou par certains solvants polaires.
• De même, deux liquides sont miscibles si les interactions sont de même type.

Données 

• Schéma de Lewis de différentes molécules

• Électronégativité :\(\chi\mathrm{(I)}=2,66\ ;\ \chi\mathrm{(C)}=2,55\ ;\ \chi\mathrm{(H)}=2,20\ ;\ \chi\mathrm{(O)}=3,44\ ; \chi\mathrm{(C\ell)}=3,16\)

Questions

1.a. Identifier, parmi les molécules figurant dans les données, celles qui sont polaires et celles qui sont apolaires. Justifier votre réponse, pour chaque molécule, en vous appuyant sur son schéma de Lewis et sur sa géométrie.

1.b. Identifier les molécules capables d'établir des ponts hydrogène entre elles. Justifier votre réponse en représentant ces interactions entre les molécules concernées.

2. En vous appuyant sur vos réponses précédentes et sur les documents fournis, expliquer les résultats expérimentaux de la première partie de l’activité (miscibilité et solubilité) en les justifiant du point de vue microscopique (interactions entre molécules).

Remarques

• Il faut comparer les interactions molécule A avec molécule A, et molécule A avec molécule B (exemple : eau-eau avec eau-dichlorométhane).
• Le dichlorométhane présente une polarité faible.
• Le sulfate de cuivre est un solide ionique.