Mélange idéal en phase condensée

[theo2059]

Bonjour,
dans la plupart des livres on définit un mélange idéal en phase condensée lorsque l'activité d'un des constituants est égale à sa fraction molaire (que l'on introduit dans le potentiel chimique), mise à part cette définition qui me parait mathématique, que veut dire mélange idéal en phase condensée? Est ce que ça veut dire que l'on néglige toute interaction entre molécule du mélange comme pour le gaz parfait? cette hypothèse me paraitrait très grossière car dans un liquide il y a forcément des intéractions (hydrogène ou van der waals) assez forte et idem pour les solides et ce qui voudrait dire que l'eau (à cause des liaisons hydrogènes entre ces propres molécules) n'appartient jamais à un mélange idéal.
Merci
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[citron_21]

Salut,
ben déjà, un mélange idéal est, comme l'indique le nom, idéal
On ne va jamais observer, en pratique, un mélange se comporter comme tel. Avant de répondre à ta question, on va essayer de voir ce qu'est un mélange non idéal !

La définition générale de l'activité d'un constituant dans un mélange est la concentration active de cette espèce dans le mélange. En gros, place dans ce mélange un réactif avec lequel ton espèce va pouvoir réagir, tu observe que son activité (qui a néanmoins la dimension d'une concentration) ne va pas tout à fait être égale à sa concentration effective dans le mélange.

Et pour cause ! il y a 2 cas qui amènent la non-idéalité d'un mélange :

- Comme tu l'as dis, plus la concentration en espèce est importance, plus les interactions de faible énergie (type VDW ou Hydrogène) vont être importantes. Ce qui fait que l'espèce va perdre un peu de son caractère réactif à cause des autres espèces interagissant autour !

- Mais c'est pas tout ! Un mélange n'est jamais idéal en pratique, tout simplement parce que si tu place 2 molécules d'espèce différente ensemble, l'interaction va être plus importante que si tu place 2 molécules de la même espèce. La différence de propriétés chimiques crééent des interactions électrostatiques d'autant plus fortes qu'il y a d'espèces différentes en mélange.

C'est pourquoi en pratique, pour supposer un mélange idéal, il faudrait :
- préférentiellement 1 seule espèce (donc ce ne serait plus vraiment un mélange )
- et une solution infiniement diluée (pour limiter les interactions)

Donc, par rapport à la formule que tu donne, dans le cas idéal :
a_i=c_i=x_i.C°
(C°= concentration de référence =1 mol/L)
C'est vrai en théorie oui ! Mais en pratique jamais... D'où le problème que tu soulèves avec l'eau par exemple... C'est bien vrai que les molécules sont d'autant plus liées entre elles que le système est ordonné. Donc évidemment les mélanges en phase condensée devraient être toujours non-idéaux.

D'où l'obligation en théorie (parce que c'est beaucoup plus simple niveaux calculs sans avoir à ajouter de facteur d'activité pour tenir compte de ces interactions !) de toujours supposer la solution infiniment diluée de manière à négliger les interactions.
Evidemment, ceci est très loin de la pratique !

[theo2059]

Merci beaucoup c'est très clair.
Cependant en faisant un exercice et en regardant sa correction où on compare des fractions molaires eau-ethanol dans le cas réel et dans le cas idéal qui sont différentes. L'explication est:"Les interactions intermoléculaires entre les molécules ne sont pas du même ordre de grandeur." Je présume donc que si les interactions entre molécules d'eau étaient du même ordre de grandeur qu'une molécule d'eau et d'éthanol et entre deux molécules d'éthanol alors le mélange peut être considéré comme idéal alors que l'on tient compte des interactions! Ce qui ne correspond pas avec notre définition de mélange idéal...

[citron_21]

Merci beaucoup c'est très clair.
Cependant en faisant un exercice et en regardant sa correction où on compare des fractions molaires eau-ethanol dans le cas réel et dans le cas idéal qui sont différentes. L'explication est:"Les interactions intermoléculaires entre les molécules ne sont pas du même ordre de grandeur." Je présume donc que si les interactions entre molécules d'eau étaient du même ordre de grandeur qu'une molécule d'eau et d'éthanol et entre deux molécules d'éthanol alors le mélange peut être considéré comme idéal alors que l'on tient compte des interactions! Ce qui ne correspond pas avec notre définition de mélange idéal...

Cette explication que tu donnes est juste, mais n'est pas la seule condition pour avoir un mélange idéal. C'est une des conditions, comme je t'ai décris plus haut :
"- Mais c'est pas tout ! Un mélange n'est jamais idéal en pratique, tout simplement parce que si tu place 2 molécules d'espèce différente ensemble, l'interaction va être plus importante que si tu place 2 molécules de la même espèce. La différence de propriétés chimiques crééent des interactions électrostatiques d'autant plus fortes qu'il y a d'espèces différentes en mélange."

Ce qui explique pourquoi, lorsque tu place 2 molécules différentes A et B en mélange, les interactions A---A et B---B sont moins fortes (donc pas du même ordre de grandeur) que l'interaction A---B !

Donc si ces interactions étaient du même ordre de grandeur (comme le dit l'explication de ton exo), mais si en plus, la solution était infiniement diluée, alors oui ton mélange serait idéal

[A voir en vidéo sur Futura]

[theo2059]

ok merci beaucoup!!!