Polarité et Miscibilité : La Chimie des Mélanges

Imagine un jeu de tir à la corde entre deux atomes. Si l'un des deux est beaucoup plus musclé que l'autre, il va tirer la corde (les électrons de la liaison) vers lui. En chimie, ce « muscle » s'appelle l'électronégativité.

L'électronégativité est la capacité d'un atome à attirer les électrons d'une liaison covalente. Dans le tableau périodique, elle augmente de bas en haut et de gauche à droite. Quand la différence d'électronégativité entre deux atomes liés est importante, la liaison est polarisée.

Le chlore attire les électrons et porte une charge partielle négative (${\delta }^{-}$). L'hydrogène, déficitaire en électrons, porte une charge partielle positive (${\delta }^{+}$). Attention : la liaison ne casse pas, ce ne sont pas des ions entiers, juste des charges partielles.

Une molécule contient des liaisons polarisées ? Cela ne suffit pas pour qu'elle soit polaire ! Tout dépend de la répartition de ces liaisons dans l'espace (sa géométrie).

Pour déterminer si une molécule est polaire, tu dois localiser deux points géométriques : le barycentre (centre moyen) des charges positives et le barycentre des charges négatives. Si ces deux points ne sont pas au même endroit, la molécule est polaire.

C'est grâce aux interactions entre les molécules que les liquides et les solides existent. Sinon, tout serait à l'état gazeux ! Il existe deux types d'interactions intermoléculaires au programme.

Les interactions de Van der Waals sont des forces d'attraction électrostatiques de faible intensité et de courte portée. Elles assurent la cohésion de toutes les molécules (polaires ou apolaires) à l'état liquide et solide.

La liaison hydrogène (ou pont hydrogène) est plus forte. Elle s'établit entre un atome d'hydrogène lié à un atome très électronégatif ($O$, $N$, $F$) et le doublet non liant d'un autre atome électronégatif.

C'est le principe de l'extraction liquide-liquide. Pour extraire une espèce chimique dissoute dans l'eau, on choisit un solvant organique qui ne se mélange pas à l'eau (non miscible) et dans lequel l'espèce est très soluble.

Comment laver du gras (apolaire) avec de l'eau (polaire) ? On utilise un surfactant comme le savon. Ses molécules sont amphiphiles : elles ont une double affinité.

Une molécule de savon possède une longue chaîne carbonée lipophile (qui aime le gras) et hydrophobe, et une tête ionique hydrophile (qui aime l'eau).

Dans l'eau, ces molécules s'organisent en micelles : les queues lipophiles se plantent dans la graisse pour la détacher, tandis que les têtes hydrophiles restent tournées vers l'eau, permettant d'évacuer le tout au rinçage.