Loi de van 't Hoff : définition et explications

La loi de van ’t Hoff, du nom du physicien et chimiste hollandais Jacobus Henricus van 't Hoff, est une équation de thermodynamique. Elle fait le lien entre le mécanisme chimique et le mécanisme cinétique d'une réaction. On la distingue de la relation de van 't Hoff qui, elle, concerne la variation de la constante d'équilibre d'une réaction chimique en fonction de la température (à noter que la loi d’Arrhenius, qui est analogue, permet de décrire la variation de la cinétique chimique en fonction de la température). Pour bien comprendre cette notion, il faut s’intéresser à l’enthalpie. Il s’agit, en physique, d’un potentiel thermodynamique qui s’exprime en joules et qui est le plus souvent utilisé dans l’étude des changements d’état d’un système dans lequel de l’énergie est en jeu. À pression constante, la variation d’enthalpie est liée au dégagement de chaleur (ou à son absorption) selon l’équation ΔH = Q_p (Q_p désignant la chaleur). Elle est donc importante pour décrire les réactions chimiques.

Il existe en réalité plusieurs lois de van’ t Hoff puisque c’est également le nom donné à la loi de l’osmométrie ou loi de la pression osmotique, ce qui a valu à van 't Hoff le premier prix Nobel de chimie en 1901. Sa loi permet de comprendre le phénomène de l’équilibre osmotique, mais elle permet aussi le calcul d’osmolarité. Elle s’exprime ainsi : π = RT C/M avec π qui désigne la pression osmotique en pascals (N/m²), R la constante des gaz parfaits (8,31 J.mol-1.K-1), T la température absolue, C la concentration pondérale du soluté (généralement exprimée en g.L-1) et M la masse molaire. Cette équation montre que la différence de pression exercée par une solution diluée contenant un certain nombre de moles de soluté dans un volume donné et celle exercée par un solvant pur, est de valeur identique à celle qu'exerce un gaz parfait dans des conditions similaires (même nombre de moles et même volume). Ainsi, la pression osmotique donne des informations sur la masse molaire. Les applications de la loi de van' t Hoff sont multiples, particulièrement en médecine dans le cadre de la physiologie (au niveau des reins par exemple) et de la biologie cellulaire. En effet, en comprenant le phénomène d’osmose, on peut expliquer les échanges chimiques (et notamment les échanges d’eau) au sein des organismes vivants. Au niveau cellulaire, on s’intéresse à la membrane cellulaire qui isole le cytoplasme (intérieur de la cellule) du plasma (extérieur de la cellule). Ces membranes laissent passer l'eau, mais pas les macromolécules ni les ions. On sait aussi qu’au sein de l’organisme, l'eau se déplace d'une zone à une autre par osmose en passant de l'intestin au sang, du sang au liquide interstitiel et du liquide interstitiel aux cellules (du milieu hypotonique, le moins concentré, vers le milieu hypertonique, le plus concentré).