Miscibilité des molecules

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Bonjour à tous !

Une petite question qui me taraude depuis un certain temps. Comment savoir si deux molecules sont miscibles entre elles ?

J'ai cru comprendre une explication en lien avec la polarité et le fait que le solvant soit protonique ou non. Et un fameux "Qui se ressemble s'assemble", mais j'avoue que ça reste flou :euh:

Merci d'avance pour vos explication !:) :)

Édité par galaxy_doctor

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A ma connaissance, il n'y aucune règle exacte concernant la miscibilité de deux produits liquides. En gros, deux produits sont miscibles s'ils ne forment pas deux (ou plusieurs) couches séparées comme tu peux le voir avec l'huile et l'eau. Très souvent, ça aide de regarder les intéractions entre les différentes molécules. Pour le cas de l'huile, en gros t'as une grosse chaîne hydrophobe (ie. qui n'aime pas l'eau) et un bout de chaîne hydrophile (ie. qui aime l'eau , dû aux ponts hydrogènes [cf. carboxyl] avec les molécules d'eau ). Pour schématiser, les têtes hydrophiles vont rester dans l'eau et les chaînes se repoussent vers l'extérieur ce qui crée deux phases. Tu peux aussi regarder la polarité des solvants pour déterminer la miscibilité: l'eau possède un moment dipolaire plus grad que celui de l'huile dû à sa longue chaîne carbonée.

Tu peux trouver des tables sur le web concernant les miscibilité de différents produits.

J'espère que ça t'as un peu aidé :)

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Yop,

Je suis en deuxième année de prépa chimie, mes connaissances s'arrêtent donc là, c'est sans doute beaucoup plus complexe en vérité.

Mais de ce que j'ai appris, pour que des composés soient miscibles, il faut qu'ils s'attirent entre eux (ou au moins qu'ils ne se repoussent pas). Le concept d'un solvant polaire, c'est qu'il y a des charges partielles, c'est à dire que les électrons se trouvent plus souvent à certains endroits qu'à d'autres. De fait, la molécule a un côté + et un côté - (les électrons étant chargés négativement). Après ça marche comme des aimants, le + attire le - et vice-versa, il faut qu'il existe une disposition où les - sont proches des + pour que les composés soient miscibles.

Un schéma ici.

Plus d'infos sur la polarité sur Wikipédia.

Des gens qui s'y connaissent plus que moi en chimie seront sans doute plus précis ^^

Édité par Bibou

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Cette réponse a aidé l'auteur du sujet

Bon, ben c'est le contenu de mon TD de lundi. C'est "qui se ressemble s'assemble", effectivement.

Pour être un minimum plus détaillé, tu peux, comme l'as dit ZDS_M, regarder les forces inter-moléculaires qui peuvent apparaître (classées arbitrairement par ordre de force).

  • Force de London (interactions entre dipoles induits, toujours présentes, et plus la surface de la molécule est grande, plus y'en a) ;
  • Force de Debye (dipole induit créé par un dipole permanent) ;
  • Force de Keesom (uniquement entre molécules possédant un moment dipolaire permanent) ;
  • Éventuels ponts hydrogènes, $\pi$-stacking, interactions ioniques, ....

Il s'agit de forces de type interactions électrostatiques (même si ça se discute pour les pont H), donc répondant à peu près à la loi de Coulomb:

$$F \propto \frac{q_1\,q_2}{r^2}$$

ou $q_1$ et $q_2$ sont des charges (induites par la vibration des molécules et les mouvements du nuage électronique) ou permanent (par exemple dans le cas de molécules possédant un dipole permanent, comme avec des atomes très électronégatifs) et $r$ est la distance entre lesdites charges. On voi très vite qu'une interaction entre charges permanentes est plus forte qu'une interaction entre charge induites (beaucoup plus faible, et dont la durée de vie est également très faible).

Par exemple, si tu prend le cyclohexane (ou toute autre molécule complètement carbonée), tu vois assez vite que les seuls forces intermoléculaires en jeu sont les forces de London. Si tu prend l'acétone, tu as un dipole, donc tu peux avoir London+Keesom+Debye. Ça signifie que le cyclohexane est partiellement miscible dans le cyclohexane, mais probablement pas en toute quantités. L'eau (London+Keesom+Debye+pont H) est miscible dans l'acétone en toute proportions, non seulement à cause des dipoles, mais aussi à cause de la possibilité de former des ponts H. Et ainsi de suite. Le "qui se ressemble s'assemble" s'applique aux éventuelles forces : si les molécules présentent le même type de force, elles sont très probablement miscibles.

Donc de manière absolue, impossible de dire si un certain pourcentage d'untel solvant est miscible avec un autre, mais regarder la gueule des molécules aide en général à "sentir" le truc.

Techniquement, la solvatation, c'est une affaire d'énergie : pour que A soit miscible dans B, il faut que l'énergie nécessaire pour casser les interactions entre molécules de A (ou B) soient compensée par l'énergie apportée par les interactions entre A et B. Typiquement, l'eau et l'huile, c'est que les molécules d'eau préfèrent conserver les ponts hydrogènes plus stables qu'aller faire des interactions de type London avec les molécules d'huiles.

EDIT: r2 :)

Édité par pierre_24

Doctorant et assistant en chimie à l'Université de NamurEx-dev' pour ZdS (a aidé à réaliser la ZEP-12 !) • Carniste cis (y parait que c'est une injure)

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Comme d'hab, Pierre explique parfaitement :D Petite correction pour la force de Coulomb, la force est inversement proportionnelle au carré de la distance entre les charges $F \propto \frac{1}{{{r^2}}}$ (si je me trompe pas ce que tu as mis c'est pour le potentiel).

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Auteur du sujet

Merci beaucoup pour ces réponses très complètes !! Je vous avoue que je suis nouveau ici et je ne m'attendais pas à cette réactivité de votre part. Merci ! Je vais essayer de m'amuser à essayer de prévoir la miscibilité sur différents solvants en vérifiant par la suite sur internet. ^^

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Comme d'hab, Pierre explique parfaitement :D Petite correction pour la force de Coulomb, la force est inversement proportionnelle au carré de la distance entre les charges $F \propto \frac{1}{{{r^2}}}$ (si je me trompe pas ce que tu as mis c'est pour le potentiel).

ZDS_M

Très bien vu. Je me suis juste embrouillé entre le potentiel et la force, parce que je voulais causer d'énergie juste après ;)

Doctorant et assistant en chimie à l'Université de NamurEx-dev' pour ZdS (a aidé à réaliser la ZEP-12 !) • Carniste cis (y parait que c'est une injure)

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