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2.16: Solvants
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2.16: Solvents

2.16: Solvants

A solvent is a substance, most often a liquid, that can dissolve other substances. Here, the substance being dissolved is called a solute. When a solvent and a solute combine, they form a solution that, at the molecular level, is a homogenous mixture of both the solvent and the solute. Water is a universal biological solvent. Its polar structure allows it to dissolve many other polar compounds. The ability of water to dissolve is governed by a balance between water molecules binding to each other and binding to the solute.

A saturated solution contains the maximum amount of dissolvable solute. For example, salt (NaCl) is readily dissolved in water to create salt water, or saline. It dissolves because salt dissociates into its respective ions sodium (Na+) and chloride (Cl-). Water is polar, so its oxygen atom, being slightly negative, is attracted to the positive sodium ions. Several water molecules can bind to a single sodium ion, creating a sphere of hydration. Likewise, water’s hydrogen atoms are slightly positive and are attracted to the negative chloride ions, again creating a sphere of hydration around the chloride ions. These hydration shells keep the solute particles separated and dispersed, creating a solution.

A saturated solution of salt water (at room temperature) contains about 26% sodium chloride. If more salt is added, the excess cannot be dissolved into the solution and becomes a precipitate at the bottom. The salt content of the Great Salt Lake in Utah (USA) ranges from 5-27%. The Dead Sea, which is bordered by Israel, Jordan, and the West Bank, has a salt content of ~34%. This is substantially higher than the saturation level of salt in water. The excess salt precipitates out, creating extraordinary salt crystal formations.

A solute’s solubility, or ability to dissolve in water, is crucial for biological functions. For example, proteins and amino acids must be dissolved to gain access to cells. Likewise, sodium, chloride, potassium, and calcium ions (among others) are necessary for cellular function. Proteins, ions and other nutrients are dissolved in the blood, which is ~79% water. The kidneys help maintain the proper levels of these dissolved solutes in the blood by removing or adding them during filtration, a process called osmoregulation.

Un solvant est une substance, le plus souvent un liquide, qui peut dissoudre d’autres substances. Ici, la substance dissoute s’appelle un soluté. Lorsqu’un solvant et un soluté se combinent, ils forment une solution qui, au niveau moléculaire, est un mélange homogène du solvant et du soluté. L’eau est un solvant biologique universel. Sa structure polaire lui permet de dissoudre de nombreux autres composés polaires. La capacité de l’eau à se dissoudre est régie par un équilibre entre les molécules d’eau qui se lient les unes aux autres et se lient au soluté.

Une solution saturée contient la quantité maximale de soluté dissolvable. Par exemple, le sel (NaCl) est facilement dissous dans l’eau pour créer de l’eau salée, ou saline. Il se dissout parce que le sel se dissocie dans ses ions respectifs sodium (Na+) et chlorure (Cl-). L’eau est polaire, de sorte que son atome d’oxygène, étant légèrement négatif, est attiré par les ions de sodium positifs. Plusieurs molécules d’eau peuvent se lier à un seul ion de sodium, créant une sphère d’hydratation. De même, les atomes d’hydrogène de l’eau sont légèrement positifs et sont attirés par les ions de chlorure négatifs, créant une fois de plus une sphère d’hydratation autour des ions chlorure. Ces coquilles d’hydratation maintiennent les particules de soluté séparées et dispersées, créant ainsi une solution.

Une solution saturée d’eau salée (à température ambiante) contient environ 26 % de chlorure de sodium. Si plus de sel est ajouté, l’excès ne peut pas être dissous dans la solution et devient un précipité au fond. La teneur en sel du Grand Lac Salé dans l’Utah (Etats-Unis) varie de 5 à 27%. La mer Morte, qui est bordée par Israël, la Jordanie et la Cisjordanie, a une teneur en sel d’environ 34%. C’est beaucoup plus élevé que le niveau de saturation de sel dans l’eau. L’excès de sel se précipite, créant des formations de cristal de sel extraordinaires.

La solubility d’un soluté, ou sa capacité à se dissoudre dans l’eau, est cruciale pour les fonctions biologiques. Par exemple, les protéines et les acides aminés doivent être dissous pour avoir accès aux cellules. De même, le sodium, le chlorure, le potassium et les ions de calcium (entre autres) sont nécessaires pour la fonction cellulaire. Les protéines, les ions et autres nutriments sont dissous dans le sang, qui est d’environ 79% d’eau. Les reins aident à maintenir les niveaux appropriés de ces solutés dissous dans le sang en les enlevant ou en les ajoutant pendant la filtration, un processus appelé osmoregulation.

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