Question:
Pourquoi l'eau est-elle "le solvant universel"?
M.A.R.
2014-12-19 06:55:42 UTC
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C'est une vieille question à laquelle notre manuel a essayé de répondre mais qui a aggravé la situation.

Beaucoup de choses sont solubles dans l'eau. Tellement que pour étudier les solutions, il faudra toujours étudier les solutions aqueuses. Il est vrai que beaucoup de non-polaires comme les cires ne sont pas très solubles dans l'eau, pourtant je n'ai jamais couru dans un solvant aussi "bon" que l'eau.

Mais comment avons-nous répondu lorsque nous avons demandé «pourquoi l'eau est-elle un bon solvant»? Ils ont dit que puisque l'eau est polaire, l'attraction entre par exemple $ \ ce {O} $ et les ions positifs est tellement bla bla bla!

Donc soit il y a de "grands" solvants comme l'eau là-bas ou il y a d'autres choses à propos de l'eau qui en font le solvant maître qui me dépasse.

  • Existe-t-il un solvant aussi «polyvalent» que l'eau?
  • Ce type de solvant peut-il être non polaire?
  • Si la réponse aux questions ci-dessus est non, quelle est la particularité de l'eau?
Cinq réponses:
#1
+20
Williham Totland
2014-12-19 15:57:16 UTC
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TL; DR: L'eau est incroyablement facile à obtenir et à utiliser.


Dans son intégralité

L'eau est un bon solvant pour les polaires composés [citation nécessaire] , et les raisons en sont assez bien exposées par John Snow, mais ce n’est pas vraiment ce qui en fait le solvant universel.

Au lieu de cela, une série de d'autres propriétés accessoires en font un choix populaire:

Disponibilité

Il y a beaucoup d'eau [citation nécessaire] . Il tombe littéralement du ciel. Cela signifie que pour la plupart des applications, c'est le solvant le moins cher disponible.

Réactivité

L'eau est une molécule raisonnablement stable. On s'attend à ce que peu de choses que vous pouvez dissoudre dans l'eau réagissent de manière significative avec elle. Il ne brûle pas ou ne brûle pas facilement, même sous forme de vapeur, et sa capacité thermique élevée et sa prévalence (voir ci-dessus) signifie qu'il peut efficacement éteindre la plupart des réactions d'emballement qui pourraient se produire, comme les incendies (il arrive parfois que l'on ajoute de l'eau à un le feu est une mauvaise idée, surtout peut-être dans un laboratoire, mais même dans ces moments-là, le problème peut être résolu en ajoutant beaucoup d’eau).

Toxicité

Contrairement à certains autres solvants courants, l'eau n'est pas toxique [citation nécessaire] et n'est pas un danger biologique ou écologique. Cela signifie que le solvant non utilisé peut être éliminé sans précautions particulières, et si le soluté peut être éliminé de manière triviale, le solvant peut également l'être.

Pureté et stabilité

L'eau est partout [citation nécessaire] , ce qui lui donne une autre propriété unique: contrairement à de nombreux autres solvants, l'eau n'absorbera pas la vapeur d'eau atmosphérique, diminuant sa pureté naturellement. (Il va toujours échanger de l'eau avec la vapeur atmosphérique, bien sûr, mais cela ne change pas significativement sa composition.)

L'eau distillée à 100% restera plus ou moins pure à moins que quelque chose n'y soit activement ajouté, ce qui, bien que n'étant pas unique, est utile et quelque peu rare. Les molécules d'eau ne se décomposent pas non plus spontanément dans la plupart des conditions saines.

Températures de fonctionnement

L'eau est liquide dans une large gamme de températures, allant de 0 ° C à 100 ° C. Dans des conditions de laboratoire de ~ 1 atm et 20-25 ° C, l'eau est un liquide bien comporté et pratique.

De plus, alors que la phase liquide est disponible à une large gamme de températures, les solides et gazeux les états ne sont pas hors de portée lors de l'utilisation d'équipements même extrêmement basiques. Refroidir l'eau à bien en dessous de zéro, disons -18 ° C, ou à ébullition, sont deux activités triviales, utilisant un équipement qui n'est pas seulement disponible dans tous les laboratoires, mais même dans la plupart des maisons.

En bref ...

L'eau n'est pas toujours le meilleur outil pour le travail, mais c'est presque toujours un bon ou un excellent, du moins lorsque l'on travaille avec des composés polaires. Une alternative courante à l'eau est l'alcool éthylique, qui a des propriétés polaires et des températures de fonctionnement similaires, mais l'éthanol présente des faiblesses dans les autres catégories mentionnées ici, à savoir sa réactivité, son absorption de vapeur d'eau et son prix.

> Il y a beaucoup d'eau [citation nécessaire]. Il tombe littéralement du ciel. Cela signifie que pour la plupart des applications, c'est le solvant le moins cher disponible. Eh bien, disons ceci aux personnes qui meurent à cause du manque d'eau dans 2/3 du monde ^^
@Babounet: Manque d'eau _propre_. Le problème n'est pas (généralement) d'obtenir de l'eau, mais de la rendre potable. Les améliorations générales de l'assainissement et la disponibilité de méthodes de dessalement et de purification à faible coût contribuent déjà à résoudre ce problème, en outre, la question des inégalités en eau dépasse le cadre de ce site. On _peut_ bien sûr politiser quoi que ce soit, mais parfois, il est bon de prendre une petite pause pour se demander si l'on _devrait_.
Cela ne tient pas compte de l'histoire du terme et implique une signification différente du mot * universel * que la signification signifiée par cette histoire.
@KRyan: Tout d'abord, vous voudrez peut-être chercher ce qu'est une erreur étymologique, mais ce n'est ni ici ni là. L'eau est considérée comme un solvant universel parce qu'elle est universellement utilisée, dans le sens où tous les chimistes l'utilisent largement, pas dans le sens où tout ce qui existe est en fait dans une solution aqueuse, car ce serait absurde.
Mais ce n'est pas le sens auquel @KRyan se réfère; ils ne parlent pas de l'histoire de la façon dont * universal * a été utilisé, mais de l'histoire de la façon dont le «solvant universel» a été utilisé, c'est-à-dire qu'il a été utilisé pour l'alkahest. Alkahest n'existe pas, et la chose la plus proche de la chimie est l'eau.
@JonHanna Il me semble que l'OP se demande pourquoi l'eau est si largement utilisée comme solvant, c'est la question à laquelle j'ai répondu.
Oui, je reconnais que vous avez répondu à la question. Mais je pense que certaines de vos déclarations pourraient être légèrement trompeuses.
@KRyan Tels que? Je suis plus qu'heureux de recevoir des notes et des corrections.
Le lede implique que la capacité de l'eau en tant que solvant n'est pas pertinente, ce qui n'est pas le cas, et que * solvant universel * en tant que «capable de dissoudre quoi que ce soit» ne fait pas partie du sens ou de l'utilisation de la phrase, ce qui n'est pas non plus le cas.
@KRyan En langue vernaculaire moderne, capable de dissoudre quoi que ce soit n'y entre pas, car nous avons la science de la chimie maintenant. Quant aux capacités de l'eau en tant que solvant, c'est un solide B +. Bon, pas génial.
Oui, sauf que * la raison pour laquelle la phrase est utilisée plutôt que celle qui est plus précise * est à cause de l'historique.
@KRyan Son histoire préscientifique et non pertinente. La chimie est pleine de mots comme ça, il suffit de faire face. (Le meilleur exemple est la façon dont l'oxygène et l'hydrogène sont échangés. L'oxygène est la substance à partir de laquelle l'eau est fabriquée, l'hydrogène est ce qui [typiquement] fait de quelque chose un acide.) De plus, son utilisation moderne est assez précise; l'eau est universellement utilisée.
Oui, c'est une histoire pré-scientifique, sans rapport avec presque tout. Sauf, vous savez, les questions sur les usages et les significations des phrases qui viennent directement de cette histoire. Comme vous l'avez, vous impliquez que l'expression «solvant universel» appliquée à l'eau est complètement séparée de l'histoire de la phrase et n'a rien à voir avec le sens antérieur, alors qu'en fait la seule raison pour laquelle la phrase existe ou est utilisée du tout est en raison de l'utilisation antérieure. La connaissance de l'histoire et de l'origine est utile. Votre réponse et votre argumentation semblent suggérer que nous devrions oublier que l'histoire existe. Je ne suis pas d'accord.
@Williham Totland pourriez-vous citer la littérature à partir de laquelle l'eau est dite universelle pour son "universalité, pas ses compétences en solvants" s'il vous plaît? J'ai fourni dans ma réponse une source qui contredit cette affirmation.
@JohnSnow: Regardez la réponse de DavePhD pour un exemple: pour dissoudre les métaux, le mercure est un meilleur solvant. En outre, pour dissoudre les composés hydrophiles, des substances comme l'hexane sont un meilleur solvant. L'eau est un bon solvant à usage général, généralement sûr, mais pour de nombreuses applications, sinon la plupart, de meilleurs solvants existent.
Non, je dis que vous faites une déclaration déclarative au sujet de la phrase sur laquelle cette question est centrée, et vous devriez fournir une source pour cette déclaration.
#2
+20
John Snow
2014-12-19 09:54:37 UTC
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Pour aborder directement d'où vient la phrase:

L'eau est appelée «solvant universel» car elle dissout plus de substances que tout autre liquide. - USGS

Quelles sont les qualités idéales d'un solvant?

La force d'un solvant peut être attribuée à la force de ses forces intermoléculaires comme forces de londres, forces dipôle-dipôle, dipôle induit par les ions et liaison hydrogène. Ce sont des forces d'attraction et de répulsion. La résolution se produit lorsqu'une molécule est entourée par le solvant, donc lorsqu'il y a de fortes forces intermoléculaires, une plus forte solvatation se produit.

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La liaison hydrogène

L'eau utilise la liaison hydrogène, un type de force intermoléculaire ressentie lorsque l'hydrogène est attiré vers les atomes électronégatifs azote , oxygène ou fluor. La liaison hydrogène est la force intermoléculaire la plus forte.

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Hydrophobie

L'eau est un excellent solvant pour les molécules hydrophiles mais les molécules hydrophobes ne le sont, par définition, pas facilement dérangé par l'eau. Ceci fait une exception claire à l'idée de "solvant universel". Je n'ai lu aucune littérature prétendant qu'il s'agit en fait du meilleur solvant, mais il fonctionne bien dans de nombreuses situations chimiques.

#3
+16
DavePhD
2014-12-19 18:36:45 UTC
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Juste pour fournir une réponse alternative:

Considérez un tableau de miscibilité des solvants comme celui lié.

Quel est le solvant le moins miscible? L'eau! L'eau est le pire solvant. L'eau n'est pas miscible avec 17 des 30 autres solvants répertoriés.

Il y a 6 solvants dans le tableau qui sont miscibles avec tous les autres solvants: éthanol, acétone, tétrahydrofurane, n-& iso-propanol et dioxane.

Pourquoi l'eau est-elle un si mauvais solvant? Liaisons hydrogène. Les molécules d'eau sont fortement liées à l'hydrogène à d'autres molucules d'eau. Pour dissoudre autre chose, ces liaisons hydrogène doivent être rompues.

Pour une autre perspective, regardez à travers le tableau périodique. Qu'est-ce que l'eau se dissout de manière stable? L'eau dissout-elle l'or, l'argent, le cuivre, l'étain, le plomb, l'aluminium et de nombreux autres métaux et métalloïdes comme l'antimoine, le silicium et le germanium, comme le fait le mercure?

Il n'y a rien d'universel dans l'eau, sauf qu'il y en a beaucoup sur Terre et que nous en avons besoin pour vivre.

Je me risquerais à dire qu'il y a beaucoup d'eau partout, sauf sur la Terre, mais à chacun la sienne.
Je pense qu'il faut noter qu'il y a une différence entre la solubilité et la miscibilité, mais c'est une bonne contribution.
"miscible" signifie mutuellement soluble dans toutes les proportions
#4
+11
user467
2014-12-19 07:48:29 UTC
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Puisque l'eau est polaire comme vous le notez, et que "comme se dissout comme" reste un bon principe, je pense que la réponse est que beaucoup de substances sont polaires. La plupart des sels (ioniques) le sont, par exemple. Même les substances covalentes polaires sont au moins légèrement polaires et donc quelque peu solubles (et avec agitation, plus solubles). Il faut donc être vraiment non polaire (par exemple, les hydrocarbures, les «huiles») pour ne pas être soluble dans l'eau.

#5
+10
KRyan
2014-12-19 20:04:57 UTC
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Il convient de noter une partie de l'histoire derrière le terme «solvant universel», et pourquoi il est utilisé même si l'eau n'est pas vraiment universelle ou même nécessairement le solvant le plus polyvalent disponible.

Avant que la chimie n'existe, et d'ailleurs avant que la science n'existe comme pratique que nous reconnaissions aujourd'hui, l'alchimie était une protoscience importante. Un certain nombre de percées et de raffinements importants sont survenus grâce au travail des alchimistes, et malgré tout cela a souvent été enterré dans le mysticisme (et, parfois, la fraude), l'alchimie a commencé la recherche sur les propriétés chimiques de la matière. La chimie s'est développée en grande partie en réaction à l'alchimie, en rejetant les fondements mystiques et en appliquant la méthode scientifique.

Au sein de l'alchimie, il y avait une croyance en l'existence d'un «solvant universel», qui ferait partie du processus pour produire la pierre philosophale et / ou transformer le plomb en or. De nombreux alchimistes prétendaient savoir comment le fabriquer, tandis que beaucoup d'autres considéraient sa production comme l'un de leurs objectifs majeurs et primordiaux, l'étape la plus difficile ou la plus secrète pour obtenir les pouvoirs qu'ils croyaient pouvoir atteindre grâce à l'alchimie.

Evidemment, aucun produit chimique ayant les propriétés décrites pour ce solvant universel n'a jamais été trouvé. Cependant, en raison de l'utilisation critique de l'eau comme solvant par défaut dans les travaux chimiques, il a souvent été mentionné dans le titre. D'autres réponses décrivent mieux que moi pourquoi l'eau est un solvant particulièrement utile.



Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 3.0 sous laquelle il est distribué.
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