Questions - Réponses

Sciences

Bonjour. J'aimerais savoir si on mélange deux liquide ensemble de la même quantité. 120ml A + 120ml B dans un cylindre gradué on remarque que cela n'atteint Pas 240ml. Quel est la réaction chimique qui s'opère ? Quel est le rôle de la taille de la particule dans cette réaction. Si les particules sont plus grosses ou plus petites cela fait quoi. Quel est l'avantage ou l'utilité de mélanger des liquides qui s'additionnent et non qui se soustraient au total.

Question de Jen, 38 ans

Didier Perret

Réponse de Didier Perret

Docteur

Section de chimie et biochimie
Université de Genève

L’observation de notre internaute est correcte, mais elle ne peut pas être généralisée : lorsque la plupart des liquides sont mélangés, leur volume final est exactement égal à la somme des volumes initiaux des deux liquides, ni plus ni moins.

En revanche, pour certains mélanges, comme par exemple l’eau et l’éthanol, le volume final est inférieur à la somme des volumes initiaux. La contraction de volume peut atteindre plusieurs pourcents selon les proportions d’eau et d’alcool.

Mais attention : lors de la contraction de volume, il n’y a pas de pertes de matière ; la masse finale du mélange est exactement égale à la somme des deux masses initiales, et on en conclut que la masse volumique (densité) du mélange est légèrement plus élevée que la masse volumique moyenne des deux liquides initiaux.

Ce phénomène de contraction de volume prend naissance lorsque les molécules qui constituent les deux liquides initiaux interagissent ; il n’y a pas de réaction à proprement parler (les molécules initiales se retrouvent intactes dans le mélange et il n’y a pas formation de nouvelles molécules), mais des interactions, c’c'est-à-dire des attractions entre molécules. Ces interactions, lorsqu'elles sont suffisamment fortes, conduisent à un rapprochement des molécules et donc à un volume final plus faible qu'attendu.

Lorsqu'on considère uniquement des molécules d’eau, on constate que chaque molécule est entourée par quatre autres molécules selon un arrangement particulier : l’atome d’oxygène d’une molécule d’eau H2O se « lie » légèrement à deux atomes d’hydrogène de deux molécules d’eau adjacentes, tandis que chacun des deux atomes d’hydrogène de la première molécule d’eau se « lie » légèrement à un atome d’oxygène d’une molécule d’eau adjacente ; ces interactions sont appelées « liaisons hydrogène ». Cependant, la création de liaisons hydrogène entre molécules d’eau conduit à des distances entre molécules d’eau adjacentes qui sont légèrement plus grandes que s'il n'y avait pas de liaisons hydrogène. En quelque sorte, les molécules d’eau « tiennent entre elles » tout en se maintenant à une distance respectable.

Lorsqu'on mélange de l’eau et de l’alcool, les molécules d’alcool tendent à « briser » les liaisons hydrogène entre molécules d’eau ; lors de cette action, les molécules d’alcool peuvent s’approcher légèrement des molécules d’eau. Ce rapprochement conduit à une très légère diminution du volume total du mélange. Ce phénomène n’a pas d’utilité particulière, et force est de constater que la nature nous l’impose !

23 juillet 2018

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