Deux liquides seront d'autant plus miscibles qu'ils auront des liaisons intermoléculaires fortes.
Définition
Hydrophile
Un composé hydrophile (qui aime l'eau) est polaire (eau = composé polaire).
Permet de créer des liaisons intermoléculaires forte avec l'eau.
Définition
Hydrophobe
Un composé hydrophobe (qui a peur de l'eau) est apolaire.
Ne permet pas de créer des liaisons intermoléculaires fortes avec l'eau.
Propriété
Non-miscibilité des alcanes dans l'eau
Les alcanes sont des molécules apolaires.
Ils ne peuvent créer que de très faibles liaisons intermoléculaires avec le solvant eau qui est polaire.
Les alcanes seront donc non miscibles avec l'eau.
Propriété
Miscibilité des alcools dans l'eau
Les alcools sont des molécules polaires par la présence du groupement hydroxyle.
Par contre, la chaîne carbonée présente un caractère non polaire.
L'eau est un solvant polaire.
Plus la longueur de la chaîne carbonée de l'alcool augmente, plus les interactions intermoléculaires liées à la solvatation sont faibles, plus la solubilité de l'alcool dans l'eau diminue.
Exemple
L'éthanol qui possède 2 atomes de carbone est miscible avec l'eau alors que l'octanol qui en possède 8 ne l'est pas.
BChangement d'état
Propriété
États ordonnés et désordonnés
Il y a une compétition permanente dans la matière entre l'énergie cinétique des molécules (l'agitation thermique liée à la température qui favorise le désordre) et l'énergie des interactions intermoléculaires (qui favorise l'ordre).
Propriété
Température de changement d'état
Lors du chauffage, à certaines températures, les molécules acquièrent une énergie cinétique suffisante pour vaincre la plupart des forces d'attractions intermoléculaires, on passe brusquement à un état plus désordonné.
Cette température critique est le point de fusion du solide ou de vaporisation du liquide.
Remarque
Les corps possédant des températures de changement d'état peu élevées correspondent à des corps pour lesquels les interactions intermoléculaires sont faibles.
Propriété
Influence de la longueur des molécules sur les changements d'état
L'intensité des forces de Van der Waals augmente avec la longueur des molécules sur lesquelles elles s'exercent.
Les températures de changement d'état des alcanes et des alcools augmentent avec la longueur de la chaîne carbonée et diminuent avec le nombre de ramifications.
Propriété
Comparaison des températures de changement d'état entre alcanes et alcools
Les alcools sont des molécules polaires alors que les alcanes sont apolaires.
Les molécules d'alcool peuvent établir des liaisons hydrogènes entre elles.
Les interactions intermoléculaires sont donc plus fortes dans les alcools ce qui fait que leurs températures de changement d'état sont supérieures à celles des alcanes ayant la même chaîne carbonée.
Exemple
Températures d'ébullition à 1,013bar des alcanes et des alcools primaires linéaires en fonction de la longueur de la chaîne de carbone.
Nombre d'atomes de carbone de la chaîne carbonée (molécule linéaire)
Alcane R−Hθeˊb (°C)
Alcool (1−ol) R−OHθeˊb (°C)
1
−161,7
65
2
−88,6
78
3
−42,1
97
4
−0,5
117
5
36,1
138
6
68,7
157
CExemple de la distillation fractionnée
Propriété
Utilisation de l'énergie reçue lors d'un transfert thermique
Quand une substance reçoit de l'énergie par transfert thermique, cette énergie peut :
augmenter l'agitation thermique des particules de cette substance et ainsi augmenter la température ;
permettre un changement d'état (vers un état plus désordonné).
Définition
Distillation fractionnée
Procédé de séparation de différents liquides miscibles, possédant des températures d'ébullition différentes.
Propriété
Principe de la distillation
Après avoir chauffé le mélange, les vapeurs montent dans la colonne, se refroidissent et se condensent.
Ce liquide est ensuite chauffé progressivement par les autres vapeurs montantes jusqu'à être vaporisé à nouveau. Toutefois, ces nouvelles vapeurs sont plus concentrées en composé ayant la température de vaporisation la plus basse.
Remarque
Industriellement, les mélanges d'hydrocarbures du pétrole sont séparés en différentes fractions : les hydrocarbures à chaînes courtes ont des températures d'ébullition beaucoup plus faibles que les hydrocarbures à chaînes longues.