L'eau est souvent qualifiée de solvant universel. Bien qu'elle ne puisse pas tout dissoudre, elle est capable de dissoudre davantage de substances que n'importe quel autre liquide naturel.

Le pouvoir dissolvant de l'eau provient directement de la structure de sa molécule. La molécule d'eau est polaire : l'atome d'oxygène porte une légère charge négative (δ−), tandis que les atomes d'hydrogène portent de légères charges positives (δ+).

La dissolution

La dissolution est le phénomène par lequel une substance se disperse dans un liquide pour former un mélange homogène appelé solution.

Le liquide qui dissout est appelé le solvant. La substance dissoute est appelée le soluté. Lorsque le solvant est l’eau, on parle de solution aqueuse.

Grâce à sa polarité, les molécules d’eau attirent les particules de nombreuses substances et les séparent progressivement les unes des autres jusqu’à les répartir uniformément dans toute la solution.

La dissolution des substances moléculaires

Certaines substances, comme le sucre, sont constituées de molécules neutres. Lorsque le sucre est plongé dans l’eau, les molécules d’eau entourent progressivement les molécules de sucre et les détachent du cristal.

Les molécules de sucre restent intactes : elles sont simplement dispersées dans toute l’eau. La solution obtenue est appelée une solution moléculaire.

La dissolution des composés ioniques

D’autres substances, comme le chlorure de sodium (le sel de cuisine), sont constituées d’ions organisés sous forme d’un cristal.

Lorsque le sel est placé dans l’eau, les molécules d’eau attirent séparément les ions positifs et les ions négatifs. Elles les arrachent progressivement au cristal et les entourent. Ce phénomène est appelé hydratation des ions.

Les ions restent alors libres de se déplacer dans toute la solution. On obtient une solution ionique.

La concentration d’une solution

La concentration indique la quantité de soluté présente dans une quantité donnée de solution. Elle permet de savoir si une solution est plus ou moins chargée en substance dissoute.

Une solution concentrée contient une grande quantité de soluté par rapport au volume de solution, tandis qu’une solution diluée contient une quantité plus faible de soluté.

La concentration influence directement les propriétés de la solution. Par exemple, une eau très salée contient davantage d’ions dissous et possède une conductivité électrique plus importante qu’une eau peu minéralisée.

La saturation d’une solution

L’eau possède une capacité limitée à dissoudre une substance. Lorsque cette limite est atteinte, la solution devient saturée.

Dans une solution saturée, l’eau ne peut plus accueillir davantage de soluté dans les mêmes conditions de température et de pression. Si l’on ajoute encore de la substance, l’excédent ne se dissout plus et reste sous forme solide au fond du récipient.

La quantité maximale de soluté pouvant être dissoute dépend de plusieurs facteurs, notamment la nature du soluté et la température. Par exemple, beaucoup de solides se dissolvent mieux dans une eau chaude que dans une eau froide.

La dilution d’une solution

La dilution consiste à diminuer la concentration d’une solution en ajoutant du solvant, généralement de l’eau.

Lors d’une dilution, la quantité de soluté reste identique, mais elle est répartie dans un volume plus important. Les particules dissoutes sont donc plus espacées, ce qui réduit la concentration de la solution.

Ce phénomène est utilisé dans de nombreux domaines : préparation de solutions en laboratoire, traitement de l’eau, fabrication de produits ménagers ou contrôle de concentrations dans l’industrie.

Il faut toutefois distinguer la dilution d’une dissolution : lors d’une dissolution, une nouvelle quantité de soluté est introduite dans le solvant, tandis que lors d’une dilution, le soluté était déjà présent et seule la quantité de solvant augmente.

La précipitation : quand un solide apparaît dans une solution

Une précipitation se produit lorsqu’une substance dissoute dans l’eau forme un solide qui se sépare de la solution.

Cela peut arriver lorsque la quantité de soluté dépasse la limite de solubilité, mais aussi lorsque deux substances dissoutes réagissent entre elles pour former un composé insoluble.

Le solide obtenu est appelé un précipité. Il peut apparaître sous forme de dépôt au fond du récipient ou de particules en suspension dans l’eau.

Ce phénomène intervient naturellement dans certains milieux, par exemple lors de la formation de dépôts minéraux dans les grottes ou lors de la création de certains sédiments dans les océans.

Les facteurs qui influencent la dissolution

Plusieurs facteurs permettent d'accélérer la dissolution d'une substance :

• une température plus élevée, qui augmente l'agitation des molécules ;
• une agitation du liquide permet de renouveler l'eau au contact du solide;
• des morceaux plus petits, qui offrent une plus grande surface de contact avec l'eau.

La cristallisation

Une substance dissoute peut redevenir solide lorsque l'eau s'évapore ou lorsque les conditions de température changent. Les particules dissoutes se rapprochent progressivement jusqu'à reformer des cristaux.

Pourquoi certaines substances ne se dissolvent-elles pas ?

Toutes les substances ne sont pas solubles dans l’eau. L’eau dissout facilement les substances polaires ou ioniques, mais elle dissout très mal les substances non polaires.

C’est pourquoi le sel et le sucre se dissolvent facilement, tandis que l’huile, les graisses ou la cire restent séparées de l’eau.

Conclusion

Le pouvoir dissolvant de l'eau provient de la polarité de ses molécules. Grâce à cette propriété, l'eau peut dissoudre de nombreuses substances, transporter des molécules et des ions, former des solutions aqueuses et permettre le déroulement de nombreuses réactions chimiques. Cette capacité explique son rôle essentiel dans les océans, les sols, les organismes vivants et une grande partie des phénomènes chimiques observés sur Terre.