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Dans une expérience, un étudiant a ajouté de l’acétate de sodium à un volume d’eau
donné. Finalement, il atteint un point où l’acétate de sodium ne se dissout plus. L’élève a ensuite réchauffé la solution jusqu’à ce qu’aucun cristal d’acétate de
sodium ne soit plus visible. Il laisse alors refroidir légèrement la solution. Le schéma ci-dessous décrit les observations de l’étudiant. Partie (a) Lequel des termes suivants décrit-il la solution B ? (A) colloïdale, (B) saturée, (C) surnageant, (D) sursaturée, (E) insaturée.
Dans la partie (a) du schéma fourni, on ajoute de l’acétate de sodium solide à un
volume donné d’eau liquide. On sait grâce à la question que l’acétate de sodium solide se dissout dans l’eau. Une substance dissoute dans une autre substance s’appelle un soluté. Dans ce cas, l’acétate de sodium est le soluté. La substance dans laquelle on le dissout est appelée solvant. Dans ce problème, l’eau liquide est le solvant. Lorsque l’acétate de sodium solide se dissout dans l’eau, une solution se forme. Une solution est un type de mélange dit homogène. À mesure que l’acétate de sodium solide se dissout, il semble disparaître, donnant à
la solution un aspect uniforme.
L’acétate de sodium est un composé ionique. Il est composé d’un réseau ionique d’une alternance d’ions positifs et négatifs. Si on pouvait zoomer sur la solution, on verrait que chaque ion positif ou négatif
est complètement entouré de molécules d’eau. Mais comme un ion seul est beaucoup trop petit pour être observé, la solution a un
aspect uniforme et transparent. Au début, lorsque l’étudiant ajoute de l’acétate de sodium à l’eau du bécher, tout
l’acétate de sodium se dissout. L’élève continue d’ajouter de l’acétate de sodium et en dissout davantage. Finalement, il atteint le point où l’acétate de sodium ne se dissout plus dans
l’eau.
Comme la quantité d’eau n’a pas changé au cours de la manipulation, la solution
devient de plus en plus concentrée en particules de soluté. Au début, quand on peut encore dissoudre de l’acétate de sodium dans l’eau, la
solution est dite insaturée. Lorsqu’on atteint le point, pour une température donnée, auquel aucun autre soluté ne
peut être dissous, la solution est dite saturée. La solution B dessinée sur ce schéma représente une solution saturée avec un excès
d’acétate de sodium accumulé au fond du bécher. Le terme qui décrit la solution B représentée sur le schéma est donc la réponse (B) :
saturée.
Partie (b) Lequel des termes suivants décrit-il la solution D ? (A) Colloïdale, (B) non saturée, (C) saturée, (D) surnageant, (E) sursaturée.
Lors de l’ajout d’un soluté à un solvant pour former une solution, le solvant ne peut
dissoudre qu’une certaine quantité de soluté à une température donnée. On sait que la solution B est une solution saturée. Si un étudiant ajoutait plus d’acétate de sodium à la solution B, il s’accumulerait
simplement au fond du bécher. Alors, comment est-il possible que les solutions C et D ne contiennent pas de
cristaux d’acétate de sodium au fond du bécher ?
Tout d’abord, dans de nombreux cas, chauffer un solvant à une température plus élevée
permet de dissoudre plus de soluté. Lorsque l’étudiant réchauffe la solution B, l’acétate de sodium au fond du bécher
commence à se dissoudre. À mesure qu’on fournit plus de chaleur, tout l’acétate de sodium se dissout et plus
aucun cristal n’est visible au fond du bécher. L’élève laisse ensuite la solution C refroidir légèrement, produisant la solution D,
à une température plus basse. Le refroidissement d’une solution contenant des ions dissous d’un sel comme l’acétate
de sodium entraîne souvent une diminution de la quantité de soluté pouvant être
dissoute.
On s’attend à ce que moins d’acétate de sodium soit dissous dans le solvant plus
froid de la solution D, et que des cristaux apparaissent au fond du bécher. Pourtant, d’après le schéma, aucun cristal d’acétate de sodium n’apparaît au fond du
bécher. Lorsque la solution C a été refroidie lentement, l’excès d’acétate de sodium est
resté dissous dans le solvant. La température du solvant a changé, mais la quantité de particules de solvant et de
soluté n’a pas changé. Donc, les solutions C et D ont en fait la même concentration. Lorsqu’une solution concentrée est refroidie lentement pour permettre au solvant de
contenir plus de soluté qu’elle ne le pourrait normalement, la solution est dite
sursaturée. Le terme qui décrit la solution D est la réponse (E) : sursaturée.
