Dissolution et solubilité d'un gaz dans un liquide

On peut dire qu'un composé se dissout dans un liquide si ce composé n'est plus observable dans le mélange après agitation : le mélange obtenu est donc homogène.

L’Homme est aujourd’hui capable de comprimer des gaz dans des liquides.

La fabrication des boissons gazeuses (artificielles) est obtenue en injectant par exemple du dioxyde de carbone (gaz carbonique) dans une boisson. L’ensemble est ensuite fermé hermétiquement.

Exemple : Dissolution d'un gaz dans une boisson.
On observe ce qui se passe lorsqu'on ouvre le bouchon d'une bouteille qui contient une boisson pétillante.

Ouverture d'une boisson pétillante

Observations

• Lorsque la bouteille est fermée
  Le gaz n’est pas visible : on observe seulement un liquide à l'intérieur de la bouteille. Le mélange est homogène.
• À l'ouverture du bouchon de la bouteille
  On observe l'apparition de bulles de gaz qui s'échappent : ce gaz était auparavant dissous dans la boisson.

Explications

• Lorsque la bouteille est fermée
  Le gaz se trouve dissous dans la boisson. Il est sous la forme de microbulles pratiquement invisibles à l’œil nu.
  Lorsqu’un gaz est comprimé, l’agitation des molécules est plus importante. Le volume du gaz est plus petit.
• À l'ouverture du bouchon de la bouteille
  Le gaz initialement dissous (comprimé) va chercher à retrouver son état initial, c’est-à-dire celui qui était le sien avant qu’il ne soit comprimé.
  Le gaz va se décomprimer (se détendre). En se décomprimant, le volume des microbulles va augmenter et l'ensemble du gaz va se déplacer vers l’extérieur de la bouteille de façon à retrouver un état de pression normale (la pression de l'air ambiant est de l'ordre de 1 bar).

La dissolution d’un gaz dans un liquide est une réaction qui consiste à dissocier ce gaz (soluté) dans un liquide (solvant) de manière à obtenir une solution homogène.

Dans le cas d’une espèce gazeuse, la quantité de molécules gazeuses dissoutes dans le liquide dépend de la température et surtout de la pression du gaz.

Dans les conditions normales, un gaz se dissout facilement dans un liquide. Il ne reste toutefois pas dissous de façon durable car les liaisons entre les molécules du liquide et celles du gaz ne sont pas suffisamment fortes.

Si la pression du gaz injecté dans le liquide est plus importante, le gaz est alors davantage dissous dans ce liquide (il y a plus de matière dissoute).

Si la température du liquide est plus basse, il est également possible de dissoudre davantage de gaz.

En effet, si la température diminue, l’activité des molécules du liquide et du gaz est ralentie. Les liaisons chimiques entre les molécules qui constituent le liquide et celles qui constituent le gaz sont plus fortes.

Pour éviter que le gaz s'échappe d'une boisson gazeuse (le dioxyde de carbone par exemple), il est nécessaire de garder la boisson gazeuse fermée (pour maintenir la pression), et de la mettre au frais (pour limiter l'activité des molécules de gaz).