La dissolution de l'eau sur certains corps

Progression :

La première question posée, ainsi d'ailleurs que la suivante, se rapportent à la capacité de l'eau de dissoudre un nombre très élevé de substances, les mécanismes de la mise en solution étant multiples et dépendants de la nature du corps dissous.
Le cas le plus simple est celui de molécules neutres présentant une affinité pour l'eau.
Le sucre est l'exemple type, la molécule de glucose comme celle de fructose (les deux constituants de la molécule de saccharose) étant hérissée de groupements -OH susceptibles de se lier à la molécule d'eau.
Il existe dans la matière d'origine biologique un nombre immense de telles substances, généralement incolores, mais parfois colorées, ce qui arrive souvent lorsqu'elles ont subi un traitement thermique un peu vigoureux.
Exemple, le caramel, mais aussi des substances issues de la torréfaction du café.
Il existe aussi des substances colorées naturelles solubles, comme les anthocyanes qu'on trouve dans le choux rouge et la betterave, ainsi que des tanins, qu'on trouve dans le thé noir.
Dans tous ces cas, il s'agit d'une véritable mise en solution, les molécules étant complètement dispersées dans le liquide et inaccessibles par une filtration ordinaire.
L'eau peut également mettre des corps en solution en altérant leur structure moléculaire : c'est le cas des substances ioniques comme le sel de cuisine, chlorure de sodium, qui, dans l'eau se sépare en ions sodium, chargé positivement, et chlore, chargé négativement.
C'est également le cas des savons, qui se dissolvent en donnant un ion sodium, libre de se déplacer, et un ion acide carboxylique comprenant un longue queue hydrophobe qui n'a aucune envie de se mettre en solution.
Le résultat est que ces ions carboxylate s'organisent en structures complexes plus ou moins ordonnées appelées "cristaux liquides", qui forment des sortes de réseaux dans l'eau, lesquels diffusent fortement la lumière, d'où l'aspect blanchâtre d'une eau savonneuse.
Ces structures sont très déformables, et elles peuvent donc traverser les filtres ordinaires.
Pour se débarrasser du savon, il faut, soit procéder à une ultrafiltration, soit à une adsorption, par exemple sur du charbon actif, soit à une précipitation chimique. L'ion divalent calcium, présent dans les eaux "dures", précipite au moins partiellement les savons.
Le dernier type de solution dans l'eau est l'émulsion, dont un exemple est le lait, où des molécules insolubles (corps gras), sont encapsulées dans des molécules ayant de l'affinité pour elles d'un côté et pour l'eau de l'autre. Ces "colloïdes" sont très stables, mais on peut les déstabiliser chimiquement, par exemple par acidification.
Quelle que soit la substance en solution, les méthodes d'ultrafiltration qu'on commence à utiliser pour l'assainissement des eaux permet de s'en débarrasser, y compris le chlorure de sodium : de nouvelles usines de dessalement de l'eau de mer fonctionnent sur ce principe.