Sels et minéraux

• Ils font partie de la structure osseuse (ils apportent du calcium, du phosphore, du magnésium et du fluor).
• Réguler l'équilibre hydrique à l'intérieur et à l'extérieur des cellules (électrolytes), également appelé processus d'osmose.
• Intervenir dans l'excitabilité nerveuse et l'activité musculaire (calcium, magnésium).
• Permettent aux substances de pénétrer dans les cellules (le glucose a besoin de sodium pour être utilisé comme source d'énergie au niveau cellulaire).
• Collaborent aux processus métaboliques (le chrome est nécessaire au fonctionnement de l'insuline, le sélénium participe en tant qu'antioxydant).
• Les sels minéraux contribuent au bon fonctionnement du système immunitaire (fer, zinc, sélénium, cuivre) et forment la composition de molécules comme l'hémoglobine dans le sang ou la chlorophylle dans le règne végétal.

Composition
Les sels sont formés par une réaction chimique entre,

• une base et un acide : NH₃ + HCl → NH₄Cl
• un métal et un acide : Mg + H₂SO₄ → MgSO₄ + H₂
• un oxyde métallique et un acide : CuO + 2HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + H₂O
• un sel et un acide : Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + H₂O + CO₂

Caractéristiques
Les sels forment souvent une structure cristalline ou un réseau cristallin, une formation hautement ordonnée de molécules. Cette structure ordonnée et la forte liaison ionique confèrent à de nombreux sels des propriétés particulières. Ils ont tendance à être des solides cristallins, les cristaux ioniques ont également tendance à être durs et cassants en raison de la forte liaison ionique dans tout le cristal. Les sels ont également des points d'ébullition et de fusion élevés car il faut beaucoup d'énergie pour rompre ces liaisons et changer l'état de la matière du sel.

Apparence
Les sels solides ont tendance à être transparents. Dans de nombreux cas, l'opacité ou la transparence ne sont liées qu'à la différence de taille des monocristaux individuels. La lumière étant réfléchie par les limites des grains (limites entre les cristallites), les plus gros cristaux ont tendance à être transparents, tandis que les agrégats polycristallins ressemblent à des poudres blanches.

Pourquoi les métaux de transition sont-ils colorés ?
La majorité des sels des métaux de transition sont colorés dans les solutions aqueuses et également dans les cristaux en raison des transitions d-d (changement de couleur). Les électrons sont disposés autour du noyau de l'atome de métal dans des orbitales. Les électrons sont disposés autour du noyau de l'atome métallique dans des orbitales ; les métaux de transition, contrairement aux autres métaux, ont des orbitales "d" partiellement remplies, qui peuvent contenir jusqu'à 10 électrons. En présence de ligands, certaines orbitales ont une énergie plus élevée qu'auparavant, et d'autres moins élevée. Les électrons peuvent alors se déplacer entre ces orbitales d supérieures et inférieures en absorbant un photon de lumière. Lorsqu'un électron d'une orbitale d d'énergie inférieure est excité vers une orbitale d d'énergie supérieure, l'énergie d'excitation correspond à la fréquence de la lumière absorbée. Cette fréquence se situe généralement dans le domaine visible. L'absorption de la lumière affecte la couleur perçue du composé ou du complexe. La longueur d'onde de la lumière absorbée est affectée par la taille de l'écart énergétique entre les orbitales d, qui est à son tour affectée par le type de ligand et la charge de l'ion métallique. Cependant, ces transitions ne sont pas possibles avec des configurations vides ou pleines, c'est-à-dire d0 et d10, et les ions métalliques présentant ces configurations ne montrent généralement pas de couleur (on dit qu'ils sont blancs).

*L'ion permanganate est à l'origine de la couleur, car un transfert de charge ligand-métal a lieu entre les orbitales p de l'oxygène et les orbitales d vides du métal.

Conductivité
La conductivité (ou conductance spécifique) d'une solution électrolytique est une mesure de sa capacité à conduire l'électricité. Lorsqu'ils sont en solution ou à l'état fondu, la plupart des sels sont complètement dissociés en ions chargés négativement et positivement et sont de bons électrolytes (conducteurs d'électricité).
Les sels sont des composés ioniques. Les composés ioniques ne peuvent pas conduire l'électricité lorsqu'ils sont solides car, bien qu'ils soient entièrement composés de particules chargées appelées ions, ces ions ne sont pas libres de se déplacer : facteur requis pour la conduction de l'électricité. Cette inertie statique n'est pas maintenue lorsque le composé est fondu. En effet, les ions ont suffisamment d'énergie pour vaincre l'attraction électrostatique qui les attire et s'éloigner les uns des autres. Comme ils sont capables de se déplacer, les ions sont libres de conduire le courant électrique. Le même phénomène se produit lorsque vous dissolvez un sel dans un solvant approprié, comme l'eau. Les ions se séparent, ou se dissocient, en raison de la polarité de l'eau. Ainsi, les ions sont libres de se déplacer dans le liquide pour conduire un courant.
Les composés à forte conductivité se dissocient complètement en atomes ou molécules chargés, ou ions, lorsqu'ils sont dissous dans l'eau. Ces ions peuvent se déplacer et conduire un courant de manière efficace. Plus la concentration d'ions est élevée, plus la conductivité est importante. Le chlorure de sodium est un exemple de composé à forte conductivité. Dans l'eau, il se dissocie en ions sodium chargés positivement et en ions chlore chargés négativement. Le sulfate d'ammonium, le chlorure de calcium, le phosphate de sodium et le nitrate de zinc sont d'autres exemples de sels à forte conductivité, également appelés électrolytes forts. Les électrolytes forts ont tendance à être des composés inorganiques, ce qui signifie qu'ils n'ont pas d'atomes de carbone. Les composés organiques, ou composés contenant du carbone, sont souvent des électrolytes faibles ou non conducteurs.

Solubilité
La solubilité est la capacité d'une substance à se dissoudre. Plus précisément, il s'agit de la quantité maximale de soluté qui peut être dissoute dans un solvant à l'équilibre.
Selon la définition de l'UICPA, la solubilité est la composition analytique d'une solution saturée exprimée en proportion d'un soluté désigné dans un solvant désigné. La solubilité peut être exprimée dans diverses unités de concentration telles que la molarité, la molalité, la fraction molaire, le rapport molaire, la masse (soluté) par volume (solvant) et d'autres unités.
De nombreux composés ioniques (formés lorsque des métaux réagissent ou se lient à des non-métaux) présentent une solubilité importante dans l'eau ou d'autres solvants polaires. Contrairement aux composés moléculaires, les sels se dissocient en solution en composants anioniques et cationiques. L'énergie de réseau, c'est-à-dire les forces de cohésion entre ces ions au sein d'un solide, détermine la solubilité. La solubilité dépend de la manière dont chaque ion interagit avec le solvant. La solubilité d'un soluté donné dans un solvant donné est fonction de la température. Un certain nombre de termes descriptifs sont utilisés pour qualifier le degré de solubilité pour une application donnée :

Un sel est-il soluble ou non ?
La solubilité d'une substance est une propriété entièrement différente de la vitesse de dissolution, qui est la vitesse à laquelle elle se dissout. Plus une particule est petite, plus elle se dissout rapidement, bien que de nombreux facteurs viennent s'ajouter à cette généralisation.
Il existe un ensemble de règles qui constituent un guide général pour déterminer si un composé inorganique est soluble dans l'eau. Ces règles ne sont données qu'à titre indicatif. Il existe des exceptions à ces règles. Les règles de solubilité présentées ci-dessous concernent les solides ioniques courants dans l'eau à température ambiante. Certains composés peuvent avoir des solubilités très différentes dans l'eau chaude ou froide.
Si deux règles semblent se contredire, la règle précédente a la priorité.

1. Les sels contenant des éléments du groupe I sont solubles (Li⁺, Na⁺, K⁺, Cs⁺, Rb⁺). Les exceptions à cette règle sont rares. Les sels contenant l'ion ammonium (NH₄⁺) sont également solubles.
2. Les sels contenant l'ion nitrate (NO₃^-) sont généralement solubles.
3. Les sels contenant Cl^-, Br^-, I^- sont généralement solubles. Les exceptions importantes à cette règle sont les sels halogénés de Ag⁺, Pb²⁺ et (Hg₂)²⁺. Ainsi, AgCl, PbBr₂, et Hg₂Cl₂ sont tous insolubles.
4. La plupart des sels d'argent sont insolubles. AgNO₃ et Ag(C₂H₃O₂) sont des sels d'argent solubles courants ; pratiquement tout le reste est insoluble.
5. La plupart des sels de sulfate sont solubles. Les exceptions importantes à cette règle sont BaSO₄, PbSO₄, Ag₂SO₄ et SrSO₄.
6. La plupart des sels d'hydroxyde ne sont que légèrement solubles. Les sels d'hydroxydes des éléments du groupe I sont solubles. Les sels d'hydroxydes des éléments du groupe II (Ca, Sr et Ba) sont légèrement solubles. Les sels d'hydroxydes des métaux de transition et de Al³⁺ sont insolubles. Ainsi, Fe(OH)₃, Al(OH)₃, Co(OH)₂ ne sont pas solubles.
7. La plupart des sulfures des métaux de transition sont très insolubles. Ainsi, CdS, FeS, ZnS, Ag₂S sont tous insolubles. Les sulfures d'arsenic, d'antimoine, de bismuth et de plomb sont également insolubles.
8. Les carbonates sont souvent insolubles. Les carbonates du groupe II (Ca, Sr et Ba) sont insolubles. D'autres carbonates insolubles comprennent FeCO₃ et PbCO₃.
9. Les chromates sont fréquemment insolubles. Exemples : PbCrO₄, BaCrO₄.
10. Les phosphates sont souvent insolubles. Exemples : Ca₃(PO₄)₂, Ag₃PO₄.
11. Les fluorures sont fréquemment insolubles. Exemples : BaF₂, MgF₂ PbF₂.

Constante du produit de solubilité, K_sp
La constante du produit de solubilité, K_sp, est la constante d'équilibre pour une substance solide se dissolvant dans une solution aqueuse. Elle représente la mesure dans laquelle un composé ionique se dissout dans l'eau : il existe une limite à la quantité de sel pouvant être dissoute dans un volume d'eau donné. Cette quantité est donnée par le produit de solubilité, K_sp. Cette valeur dépend du type de sel (AgCl par rapport à NaCl, par exemple), de la température et de l'effet des ions communs.
Les constantes du produit de solubilité sont utilisées pour décrire les solutions saturées de composés ioniques dont la solubilité est relativement faible. Une solution saturée est dans un état d'équilibre dynamique entre le composé ionique dissous, dissocié, et le solide non dissous.
Considérons la réaction générale de dissolution ci-dessous (en solution aqueuse) :

C_mA_n ⇋ mCⁿ⁺ + nA^m-

Où C représente un cation, A un anion et m et n sont leurs coefficients stœchiométriques respectifs.

L'expression de la constante d'équilibre (K_sp) d'un sel s'écrit selon les mêmes règles que pour tout autre équilibre. Le produit de solubilité ou produit ionique, K_sp, est le produit des concentrations molaires (à l'équilibre) des ions constitutifs, chacune élevée à la puissance du coefficient stœchiométrique dans l'équation d'équilibre. L'expression de K_sp pour l'équilibre ci-dessus est :

K_sp = [Cⁿ⁺]^m · [A^m-]ⁿ

Notez que le réactif, C_mA_n, n'est pas inclus dans l'équation K_sp. Les solides ne sont pas inclus dans le calcul des expressions des constantes d'équilibre, car leurs concentrations ne modifient pas l'expression ; toute modification de leurs concentrations est insignifiante, et donc omise.
La valeur de K_sp indique la solubilité d'un composé ionique, c'est-à-dire que plus sa valeur est faible, moins le composé sera soluble. Il est également facile d'observer que si l'on augmente la concentration de l'un des composants ou ions (par exemple, en ajoutant une substance qui, après dissociation, produit ce même ion) et que l'on atteint à nouveau l'équilibre, la concentration de l'autre ion diminuera (effet dit de l'ion commun).
Dans certaines conditions, la solubilité à l'équilibre peut être dépassée pour donner une solution dite sursaturée, qui est métastable. La métastabilité des cristaux peut également entraîner des différences apparentes dans la quantité d'un produit chimique qui se dissout en fonction de sa forme cristalline ou de la taille de ses particules. Une solution sursaturée cristallise généralement lorsque des cristaux d'ensemencement sont introduits et qu'un équilibre rapide se produit.

Solubilité molaire
La solubilité molaire, qui est directement liée au produit de solubilité, est le nombre de moles du soluté qui peuvent être dissoutes par litre de solution avant que la solution ne soit saturée. Une fois qu'une solution est saturée, tout soluté supplémentaire précipite hors de la solution. Les unités sont la molarité (M), ou la mole litre^-1 (mol/L). La solubilité molaire d'un composé peut être calculée directement à partir de son produit de solubilité.

Conversion de K_sp en solubilité
En général, avec l'équilibre chimique

C_mA_n ⇋ mCⁿ⁺ + nA^m-

Où s est la solubilité molaire du composé dans l'eau.
K_sp = [C]^m · [A]ⁿ = (ms)^m · (ns)ⁿ = m^m · nⁿ · s^(m+n)

et on peut en déduire le tableau suivant, qui montre la relation entre la solubilité d'un sel et la valeur de son produit de solubilité :

Point de fusion
Les sels ont généralement un point de fusion élevé. Par exemple, le chlorure de sodium fond à 801 °C. Certains sels à faible énergie réticulaire sont liquides à température ambiante ou presque. Il s'agit notamment des sels fondus, qui sont généralement des mélanges de sels, et des liquides ioniques, qui contiennent généralement des cations organiques. Ces liquides présentent des propriétés inhabituelles en tant que solvants.

Sel fort
Les sels forts ou sels d'électrolytes forts sont des sels chimiques composés d'acides ou de bases forts. Ces composés ioniques se dissocient complètement dans l'eau. Ils sont généralement inodores et non volatils. La plupart des métaux des groupes 1 et 2 forment des sels forts. Les sels forts sont particulièrement utiles pour créer des composés conducteurs, car les ions qui les composent permettent une plus grande conductivité.

Sel faible
Les sels faibles ou "sels d'électrolytes faibles" sont, comme leur nom l'indique, composés d'acides ou de bases faibles. Ils sont généralement plus volatils que les sels forts. Ils peuvent avoir une odeur similaire à celle de l'acide ou de la base dont ils sont dérivés. Par exemple, l'acétate de sodium, CH₃COONa, a une odeur similaire à celle de l'acide acétique CH₃COOH.

Eau de cristallisation
En général, les sels se présentent sous forme de cristaux dans lesquels se trouvent des molécules d'eau. Cette eau est appelée eau de cristallisation et ces sels sont appelés sels hydratés.
Par exemple, un cristal de sulfate de cuivre contient cinq molécules d'eau pour chaque molécule de sulfate de cuivre. Cela s'écrit CuSO₄·5H₂O. Cette eau de cristallisation donne au cristal sa forme. Elle donne également de la couleur à certains cristaux. En chauffant, les sels hydratés perdent leur eau de cristallisation et, par conséquent, les cristaux perdent leur forme et leur couleur et se transforment en une substance poudreuse.
Les sels hydratés qui ont perdu leur eau de cristallisation sont appelés sels anhydres.

Propriétés acide-base
Les sels, lorsqu'ils sont placés dans l'eau, réagissent souvent avec l'eau pour produire H₃O⁺ ou OH^-. C'est ce qu'on appelle une réaction d'hydrolyse. En fonction de la force de l'ion qui agit comme un acide ou une base, le pH varie. Lorsque l'eau et les sels réagissent, il existe de nombreuses possibilités en raison des différentes structures des sels. Un sel peut être constitué d'un acide faible et d'une base forte, d'un acide fort et d'une base faible, d'un acide fort et d'une base forte, ou d'un acide faible et d'une base faible. Les réactifs sont composés du sel et de l'eau et les produits sont composés de la base conjuguée (de l'acide du côté de la réaction) ou de l'acide conjugué (de la base du côté de la réaction).

La valeur du pH des sels
Il existe plusieurs principes directeurs :

1. Les sels qui proviennent de bases fortes et d'acides forts ne s'hydrolysent pas. Le pH reste neutre à 7. Les halogénures et les métaux alcalins se dissocient et n'affectent pas le H⁺ car le cation ne modifie pas le H⁺ et l'anion n'attire pas le H⁺ de l'eau. C'est pourquoi NaCl est un sel neutre. En général, les sels contenant des halogénures (sauf F_^-) et un métal alcalin (sauf Be²⁺) se dissocient en ions spectateurs.
2. Les sels qui proviennent de bases fortes et d'acides faibles s'hydrolysent, ce qui leur donne un pH supérieur à 7. L'anion du sel provient d'un acide faible, très probablement organique, et accepte le proton de l'eau dans la réaction. L'eau agira ainsi comme un acide qui, dans ce cas, laissera un ion hydroxyde (OH^-). Le cation proviendra d'une base forte, c'est-à-dire d'un métal alcalin ou alcalino-terreux et, comme précédemment, il se dissociera en un ion et n'affectera pas le H⁺.
3. Les sels de bases faibles et d'acides forts s'hydrolysent, ce qui leur donne un pH inférieur à 7. Cela est dû au fait que l'anion devient un ion spectateur et ne parvient pas à attirer le H⁺, tandis que le cation de la base faible donne un proton à l'eau en formant un ion hydronium.
4. Les sels issus d'une base faible et d'un acide faible s'hydrolysent également comme les autres, mais de manière un peu plus complexe et nécessiteront la prise en compte du K_a et du K_b. L'acide le plus fort sera le facteur dominant pour déterminer s'il est acide ou basique. Le cation sera l'acide, et l'anion sera la base et formera soit un ion hydronium, soit un ion hydroxyde, selon l'ion qui réagit le plus facilement avec l'eau.

Applications et grades de qualité
Les sels sont utilisés dans de nombreux processus industriels. La plupart des produits chimiques font appel aux sels à un moment ou à un autre de leur fabrication. Les sels sont utilisés dans la fabrication du verre, du papier, du plastique, du caoutchouc, des textiles, des teintures, du cuir, des cosmétiques, des produits pharmaceutiques, des engrais, etc.
Ils sont également utilisés comme réactif analytique dans les laboratoires de contrôle qualité, contrôle production et dans les départements recherche et développement.

Nous offrons une large gamme de grades de qualité avec des spécifications garanties, permettant de sélectionner le bon sel pour votre application spécifique :

Réactifs pour analyse (p.a.) selon les spécifications ISO (International Organization for Standardization), ACS (American Chemical Society) et les spécifications des pharmacopées pour les réactifs (Reag Ph. Eur., Reag. USP).

• Pour la HPLC, comme les sulfonates d'alkyle pour la chromatographie par paires d'ions.
• Pour la spectroscopie IR, comme le bromure de potassium (KBr)
• Réactifs pour les sciences de la vie : BioChemica, pour la biologie moléculaire ou la culture cellulaire.
• Produits purs pour un usage général.
• Solutions volumétriques (étalons), concentrées et prêtes à l'emploi, pour l'analyse quantitative.
• Solutions pour analyse volumétrique, telles que les solutions de chlorure de potassium pour l'entretien des électrodes, ou le sulfate d'argent dans l'acide sulfurique pour les déterminations de la DCO.
• Produits pour la synthèse.
• Qualité pharmaceutique : matières premières destinées à l'industrie pharmaceutique dans les processus de fabrication et comme excipients dans la formulation finale, conformes aux spécifications des pharmacopées (monographies), telles que la US Pharmacopea/National Formulary (USP-NF), la Pharmacopée européenne (EP ou Ph. Eur.), la British Pharmacopoeia (BP), etc., et qualité GMP-IPEC, y compris les documents réglementaires.
• Qualité alimentaire selon la réglementation européenne (CE) ou le Food Chemicals Codex (FCC). Sels et minéraux pour l'industrie alimentaire :
  Les minéraux sont des composés inorganiques, principalement des sels, qui sont essentiels à la vie. Présents dans les os et les dents, ils interviennent dans les processus métaboliques et biochimiques. Comme tous les nutriments, les minéraux sont présents dans les aliments de base tels que la viande, le lait, le poisson, les légumes, les fruits et les céréales. Certains minéraux ne sont pas présents en quantités pertinentes dans les aliments. La transformation peut également réduire la valeur nutritionnelle des aliments. Par conséquent, un large éventail de nutriments et d'autres ingrédients sont utilisés dans la fabrication des aliments, y compris les minéraux. Ils sont ajoutés aux aliments afin de les enrichir, de manière à compléter ou à améliorer l'une de leurs caractéristiques nutritionnelles.
  L'ajout de minéraux dans les processus de fabrication se fait dans la production de lait maternisé, de nutraceutiques, de dérivés du lait, entre autres.
  
  Le portefeuille de minéraux de PanReac AppliChem répond aux normes CE et FCC. Nos produits sont fabriqués selon une politique de qualité stricte, conformément aux normes ISO et HACCP.

Secteurs

• Laboratoires d'analyse, contrôle qualité, laboratoires de chimie et de biochimie
• Recherche, développement et innovation (R&D)
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• Sciences de la vie
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• Alimentation et boissons
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• Salts for analysis