La solubilité des substances moléculaires dans l'eau

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Fiches
Classe(s) : 1re ST2S | Thème(s) : L'eau et les molécules d'intérêt biologique

A Les glucides et l’eau

Les glucides portent des fonctions polaires alcools. S’ils sont de petite taille, alors ils sont extrêmement solubles dans l’eau, jusqu’à donner des sirops visqueux. Ces groupes polaires forment de nombreuses liaisons hydrogène avec les molécules d’eau.

Les oligoholosides, glucides de plus grandes masses molaires sans être des macromolécules, portent suffisamment de fonctions polaires alcools pour être relativement solubles dans l’eau.

Les polyholosides, glucides formant de très grandes chaînes, tels que l’amidon, gonflent en présence d’eau chaude et donnent des gels. D’autres comme la cellulose, ayant une structure cristalline différente, sont insolubles.

B L’hydrophobie et l’hydrophilie

En général, les molécules polaires sont solubles dans l’eau car elles portent des groupes hydrophiles.

Les molécules apolaires ne sont pas solubles dans l’eau car elles ne sont pas hydrophiles. Les alcanes et les molécules organiques ayant une longue chaîne hydrocarbonée sans fonction polaire sont hydrophobes.

C La miscibilité

L’eau est un bon solvant polaire, elle solubilise efficacement les espèces ioniques et polaires.

Un solvant apolaire sera un bon solvant des molécules apolaires (en particulier les molécules organiques).

Les solvants polaires et les solvants apolaires ne sont pas miscibles : si on les mélange, on obtiendra deux phases, celle d’en dessous étant la plus dense. Si un des solvants est l’eau et l’autre est un solvant organique (éther, cyclohexane…), on parle de phase aqueuse et de phase organique. On obtient dans une ampoule à décanter une séparation :

15492_P3_47

Tableau de 5 lignes, 2 colonnes ;Corps du tableau de 5 lignes ;Ligne 1 : Solvants; Densités; Ligne 2 : Eau; 1,0; Ligne 3 : Éther; 0,71; Ligne 4 : Cyclohexane; 0,78; Ligne 5 : Dichlorométhane ; 1,3;

Pour un mélange eau/éther, la phase inférieure sera la phase aqueuse et la phase supérieure la phase organique car l’eau est plus dense que l’éther. Dans le cas d’un mélange eau/dichlorométhane, ce serait l’inverse car le dichlorométhane est plus dense que l’eau.

D Les micelles

Une molécule ou un ion comportant une longue chaîne hydrocarbonée apolaire et une partie polaire (alcool, ion carboxylate…), tels les savons, aura des propriétés différentes :

Définition

Lipophile : qui apprécie les substances grasses.

la partie –COO est ionique et polaire, elle « aime » l’eau, elle est hydrophile ;

la partie R hydrocarbonée est apolaire, elle « n’aime » pas l’eau, elle est hydrophobe ou lipophile (qui retient les substances grasses).

On peut représenter schématiquement l’ion carboxylate du savon de la façon suivante :

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Pour simplifier, on peut aussi le représenter par :

15492_P3_CHEM_64

La tête ionique de l’ion carboxylate est hydrophile, elle aime l’eau, tandis que la chaîne hydrocarbonée est hydrophobe, elle fuit l’eau.

Ces espèces sont peu solubles dans l’eau en raison de la partie apolaire mais elles peuvent adopter des structures en micelles qui accroissent leur solubilité et leur donnent un comportement différent selon que le solvant soit polaire ou apolaire.

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Micelle dans un milieu aqueux

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Micelle dans un solvant organique