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Le graphique donné montre la pression de vapeur en fonction de la température pour trois solutions de NaCl et d’eau pure. Quelle solution a la plus forte concentration ?
La courbe fournie représente la pression de vapeur en kilopascals de trois solutions aqueuses de chlorure de sodium et d’eau pure en fonction de la température en degrés Celsius. Pour résoudre ce problème, nous devons déterminer laquelle des trois solutions représentées dans le graphique a la plus forte concentration de chlorure de sodium.
La pression de vapeur est définie comme la pression exercée par une vapeur au-dessus de son liquide lorsqu’ils sont en équilibre dynamique. Dans un système fermé à température et pression constantes, l’équilibre dynamique est atteint lorsque les taux de condensation et d’évaporation sont égaux. À ce stade, la pression de vapeur restera constante. Toutes les courbes du graphique montrent une tendance positive à la hausse, ce qui indique que la pression de vapeur augmente avec la température. En effet, lorsque nous augmentons la température d’un liquide, le taux d’évaporation augmente également, produisant plus de vapeur.
Nous remarquons également quelque chose d’encore plus intéressant sur ce graphique. Les trois solutions de chlorure de sodium ont une pression de vapeur plus basse que l’eau pure à toutes les températures. Par exemple, à 90 degrés Celsius, l’eau pure a la pression de vapeur la plus élevée et la solution C a la plus basse pression de vapeur.
Pour nous aider à mieux comprendre cette observation, nous devons discuter des propriétés colligatives des solutions. Les propriétés colligatives sont les propriétés d’une solution qui dépendent du nombre de particules de soluté dans la solution, et non de l’identité du soluté. Dans les solutions de ce problème, le soluté est le chlorure de sodium et le solvant est de l’eau. Lorsque du chlorure de sodium solide est dissous dans l’eau, une solution aqueuse de chlorure de sodium se forme. Les particules de soluté dissous, qui sont dans ce cas des ions sodium et chlorure, interfèrent avec le processus d’évaporation des molécules d’eau.
Si les molécules de solvant ne peuvent pas s’évaporer aussi facilement, alors moins de molécules de vapeur seront présentes au-dessus de la solution. En d’autres termes, l’ajout d’un soluté à l’eau abaisse la pression de vapeur. Disons que nous mesurons la pression de vapeur de l’eau et des trois solutions à 90 degrés Celsius et que les quatre échantillons ont le même volume. La dissolution du chlorure de sodium dans l’eau pure produit la solution A, qui a une pression de vapeur inférieure à celle de l’eau pure. La dissolution de plus de chlorure de sodium dans la solution A produit la solution B, qui a une pression de vapeur encore plus faible. Enfin, en dissolvant encore plus de chlorure de sodium dans la solution B, on obtient la solution C, qui a la plus faible pression de vapeur des trois solutions. La solution C contient le plus de particules de soluté dissoutes. Par conséquent, c’est la solution la plus concentrée de chlorure de sodium.
Sur le graphique, la courbe avec la plus faible pression de vapeur à n’importe quelle température est la courbe représentant la solution C. Par conséquent, la solution C a la plus forte concentration de chlorure de sodium.