Solubilité d'un soluté dans un solvant

Un soluté est soluble dans un solvant lorsque les interactions entre les entités du soluté (molécules ou ions) sont du même type que celles qui existent entre les molécules du solvant. En effet, pour qu'une espèce se solubilise dans un solvant, il doit y avoir rupture des interactions intermoléculaires entre les entités constituant le soluté.

Les solutés moléculaires polaires sont généralement solubles dans les solvants polaires, en raison des interactions de type Van der Waals ou des ponts hydrogène qui peuvent s’établir entre leurs molécules. À l’inverse, les solutés moléculaires apolaires sont plutôt solubles dans les solvants apolaires, car leurs interactions de type Van der Waals sont similaires à celles du solvant.

Remarque : certaines molécules apolaires peuvent toutefois être très peu solubles dans des solvants polaires, mais cette solubilité reste faible en raison du manque d’interactions favorables.

Exemples

• Le diiode (soluté apolaire) est soluble dans le cyclohexane (solvant apolaire), mais très peu dans l’eau (solvant polaire).
• Le sucre (soluté polaire capable de former de nombreux ponts hydrogène) est soluble dans l’eau (solvant polaire capable de former des ponts hydrogène).
  

Les solides ioniques sont surtout solubles dans l'eau et peu dans les solvants organiques, même polaires (comme l'éthanol). Cette forte solubilité s’explique par la formation d’interactions électrostatiques entre les ions du solide ionique et les molécules d'eau (polaires), mais également sur d'autres facteurs qui ne sont pas au programme, comme la capacité du solvant à séparer les ions et à les disperser dans le solvant.

Exemple : le chlorure de sodium (soluté ionique) est soluble dans l'eau (solvant polaire).

On peut essayer, connaissant les facteurs influençant la solubilité d'une espèce dans un solvant, de prévoir si un soluté sera soluble dans un solvant, mais le mieux est de réaliser l'expérience car la chimie est une science empirique. On peut retenir quelques idées directrices, basées sur le fait qu'une espèce est soluble dans une autre si leurs structures sont proches :

• les composés ioniques sont solubles dans l'eau et peu dans les solvants organiques, mais plus la chaîne carbonée d'un ion est importante, moins cela est vrai ;
• les composés organiques avec une grande chaîne carbonée sont peu solubles dans l'eau et soluble dans les composés organiques ; cette solubilité est plus forte si le solvant est du même type de polarité que le composé à dissoudre (espèce polaire soluble dans un solvant polaire) ;
  
• les composés organiques avec une chaîne carbonée pas trop longue ont un comportement qui dépend de leur polarité et de leur capacité à créer des liaisons hydrogène : plus ils sont polaires et plus ils peuvent créer de liaisons H, plus ils vont être solubles dans l'eau ou dans des solvants du même type, comme le méthanol et l'éthanol.