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Solvant
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Un solvant (également nommé en Suisse romande thinner pour les solvants puissants) est un liquide qui a la propriété de dissoudre et de diluer d’autres substances sans les modifier chimiquement et sans lui-même se modifier. L’eau est le solvant le plus courant.
Sommaire |
Généralités
Le terme solvant organique se réfère aux solvants qui sont des composés organiques qui contiennent des atomes de carbone. Habituellement, les solvants ont une température de fusion faible et s'évaporent facilement. Les solvants permettent de dissoudre les réactifs et d'amener les réactifs en contact. Ils ne réagissent pas chimiquement avec le composé dissous : ils sont inertes. Les solvants peuvent aussi être utilisés pour extraire les composés solubles d'un mélange, l'exemple le plus commun étant l'infusion de thé dans de l'eau chaude. Les solvants sont souvent des liquides transparents avec une odeur caractéristique. La concentration d'une solution est la quantité de composé dissous dans un certain volume de solvant.
Pour les solutions liquides (phase uniforme liquide contenant plusieurs espèces chimiques), si l'une des espèces est très largement majoritaire (au moins un facteur 100), on l'appelle le « solvant ». C'est le cas de l'eau pour les solutions aqueuses (par exemple une solution aqueuse de sulfate de cuivre : l'eau est le solvant et les ions sulfate et cuivre(II) les solutés).
En règle générale, les atomes ou molécules de même nature s'assemblent pour former un liquide ou un solide (un cristal ou un solide amorphe). Dans le cas d'une solution, le solvant empêche les atomes ou molécules de s'assembler, il les disperse. Dans le cas de l'eau, cela se produit selon deux phénomènes :
- une diminution des interactions électriques (forces de van der Waals) : l'eau a une permittivité électrique d'environ 80, ce qui signifie qu'elle divise les forces de Coulomb par 80 ;
- une solvatation (pour l'eau une hydratation) : si les molécules du solvant sont polaires, elles peuvent entourer les espèces dissoutes et former un « bouclier ».
Classification des solvants selon leur structure moléculaire
- Les solvants protiques polaires (également appelés solvants protogènes) : possédant un ou plusieurs atomes d'hydrogène susceptible(s) de former des liaisons hydrogène. Par exemple, l'eau, le méthanol, l'éthanol, etc.
- Les solvants aprotiques polaires : possédant un moment dipolaire non nul et dénués d'atomes d'hydrogène susceptibles de former des liaisons hydrogène. Par exemple, l'acétonitrile (CH3CN), le diméthylsulfoxyde (DMSO, (CH3)2SO), le tétrahydrofurane (THF, C4H8O), etc.
- Les solvants aprotiques apolaires : possédant un moment dipolaire permanent nul. Par exemple, le benzène, les hydrocarbures : alcanes linéaires ou ramifiés, alcanes cycliques, alcènes, etc.
Classification des solvants selon leur composition
Les solvants inorganiques : ce sont des solvants ne contenant pas de carbone. L'eau, les solutions aqueuses contenant des additifs (tensioactifs, solution tampon...) et l'acide sulfurique concentré sont les solvants inorganiques les plus connus.
Les solvants organiques : ce sont des solvants contenant du carbone. Ils sont classés en trois familles :
- les solvants hydrocarbures :
- hydrocarbures aliphatiques : alcanes, alcènes
- hydrocarbures aromatiques : benzène (on utilise plutôt le toluène à la place aujourd'hui), toluène, xylène
- les solvants oxygénés :
- alcools : éthanol, méthanol
- cétones : acétone
- acides : acide acétique
- esters : acétate d'éthyle
- éthers : éther, éthers de glycol
- autres solvants oxygénés : DMF, DMSO et HMPT
- les solvants halogénés :
- hydrocarbures halogénés (fluorés, chlorés, bromés ou iodés) : perchloroéthylène, trichloréthylène, dichlorométhane, chloroforme, tétrachlorométhane (nocifs pour la couche d'ozone).
Table des solvants
Article connexe : Liste de solvants.
| Solvant | Formule chimique | Température d'ébulition | Constante diélectrique | Masse volumique |
|---|---|---|---|---|
| Solvants apolaires | ||||
| Cyclohexane | C6H12 | 80,75 °C | 1,9 | 0,7786 g·ml-1 |
| Hexane | CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3 | 69 °C | 2,0 | 0,6594 g·ml-1 |
| Benzène | C6H6 | 80 °C | 2,3 | 0,879 g·ml-1 |
| Toluène | C6H5-CH3 | 111 °C | 2,4 | 0,867 g·ml-1 |
| Éther diéthylique | CH3CH2-O-CH2-CH3 | 35 °C | 4,3 | 0,713 g·ml-1 |
| Chloroforme | CHCl3 | 61 °C | 4,8 | 1,48 g·ml-1 |
| Acétate d'éthyle | CH3-C(=O)-O-CH2-CH3 | 77 °C | 6,0 | 0,894 g·ml-1 |
| Solvants polaires aprotiques | ||||
| 1,4-dioxane | /-CH2-CH2-O-CH2-CH2-O-\ | 101 °C | 2,3 | 1,033 g·ml-1 |
| Tétrahydrofurane (THF) | /-CH2-CH2-O-CH2-CH2-\ | 66 °C | 7,5 | 0,886 g·ml-1 |
| Dichlorométhane (DCM) | CH2Cl2 | 40 °C | 9,1 | 1,326 g·ml-1 |
| Acétone | CH3-C(=O)-CH3 | 56 °C | 21 | 0,786 g·ml-1 |
| Acétonitrile (MeCN) | CH3-C≡N | 82 °C | 37 | 0,786 g·ml-1 |
| Diméthylformamide (DMF) | H-C(=O)N(CH3)2 | 153 °C | 38 | 0,944 g·ml-1 |
| Diméthylsulfoxyde (DMSO) | CH3-S(=O)-CH3 | 189 °C | 47 | 1,092 g·ml-1 |
| Solvants protiques polaires | ||||
| Acide acétique | CH3-C(=O)OH | 118 °C | 6,2 | 1,049 g·ml-1 |
| Butan-1-ol | CH3-CH2-CH2-CH2-OH | 118 °C | 18 | 0,810 g·ml-1 |
| Isopropanol (IPA) | CH3-CH(-OH)-CH3 | 82 °C | 18 | 0,785 g·ml-1 |
| Propanol | CH3-CH2-CH2-OH | 97 °C | 20 | 0,803 g·ml-1 |
| Ammoniac | NH3 | -33,35 °C | 22 | 0,7 g·ml-1 à -33 °C |
| Éthanol | CH3-CH2-OH | 79 °C | 24 | 0,789 g·ml-1 |
| Méthanol | CH3-OH | 65 °C | 33 | 0,791 g·ml-1 |
| Acide formique | H-C(=O)OH | 101 °C | 58 | 1,21 g·ml-1 |
| Eau | H-O-H | 100 °C | 80 | 1,000 g·ml-1 |
Dissolution acide
La dissolution peut se faire par réaction chimique entre des espèces du solvant (en général des ions) et le solide. Le cas le plus fréquent est celui de la dissolution par un acide : les protons H+ (ou dans l'eau, les ions oxonium H3O+) provoquent une oxydation du solide
- 2M + 2H+ → 2M+ + H2
(l'atome de solide M cède un électron à l'ion H+ qui peut alors former une molécule de dihydrogène), l'ion M+ étant alors soluble dans le solvant.
Dissolution dans un verre
À haute température (au-delà de 2 000 °C), le verre (silice ou oxyde de silicium SiO2) est liquide. On peut donc y dissoudre un certain nombre de produits qui sont, eux, solides à cette température.
On peut aussi dissoudre les solides dans d'autres types de verre, par exemple le métaborate de lithium ou le tétraborate de lithium, utilisés pour diluer les matériaux à analyser en spectrométrie de fluorescence X (technique de préparation dite de la « perle fondue »).
Bien qu'ayant lieu à haute température et avec un solvant différent, le principe est similaire à la dissolution dans l'eau (dispersion solvatation, dissolution acide).
Solvants ioniques
Tandis que la plupart des solvants sont de nature moléculaire (formés d'une seule espèce neutre), il existe une nouvelle classe de solvants, appelés liquides ioniques, constitués d'anions et de cations. Les liquides ioniques sont des sels fondus possédant un point de fusion inférieur à 100 °C et une tension de vapeur quasiment nulle (ils sont non-volatils). Ils constituent une alternative de plus en plus sérieuse aux solvants moléculaires classiques et sont désormais très utilisés en électrochimie. De nombreuses recherches actuelles s'intéressent à leur utilisation pour la séparation des métaux radioactifs et pourraient aboutir à des solutions particulièrement écologiques pour le retraitement des déchets nucléaires.
Utilisations
Les solvants servent comme :
- milieux réactionnels ;
- agents d'extraction et de séparation analytique ou préparative ;
- diluants, par exemple en peinture ;
- agents de nettoyage ;
- dégraissants, par exemple le perchloroéthylène qui est utilisé pour le nettoyage à sec. Voir aussi Bain à ultrasons ;
- support pour le conditionnement, le transport et la mise en œuvre de cosmétiques, peintures et encres.
Toxicité des solvants
Article détaillé : Solvants (maladie professionnelle).
De nombreux solvants présentent des risques pour la santé, ce qui est d'autant plus inquiétant qu'en 2003, 14,7 % de la population salariée était exposée à des solvants (contre 12,3 % en 1994 ; études INRS) ; il n'est pas nécessaire de travailler dans une usine chimique pour être en contact avec des solvants toxiques, les professionnels de la peinture, de la plasturgie, de l'imprimerie, du nettoyage, du funéraire, de la blanchisserie, etc. subissent aussi leurs effets néfastes.
Plusieurs types d'éthers de glycol ont été ainsi mis en cause dans des cas de cancers graves ; neuf ont été classés reprotoxiques (dangereux pour les fœtus des femmes enceintes).
Enfin, de nombreux composés chimiques ont fait l'objet d'études faibles avant leur mise sur le marché et les risques réels qu'ils nous font courir sont mal connus. D'où l'importance du projet européen REACH qui pourrait obliger les industriels à mieux tester leurs produits, et l'importance du travail des comités d'hygiène (CHSCT en France) sur ces questions dans le cadre de l'entreprise. L'air des habitations peut aussi receler de nombreux solvants (issus des colles, des peintures et vernis, mais aussi des produits d'entretien), d'où la recommandation d'aérer chaque pièce au moins 10 minutes chaque jour.
Voir aussi
Articles connexes
Liens externes
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