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Solubilité

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La réaction de précipitation, effectuée à partir d'une solution ou d'une suspension, forme un précipité et un liquide surnageant, observés ici dans untube à essai.

En chimie, lasolubilité est la capacité d'une substance, appeléesoluté, à sedissoudre dans une autre substance, appeléesolvant, pour former un mélangehomogène appelésolution. La dissolution est ce processus.

Enthermodynamique, la solubilité massique est unegrandeur physique notées désignant laconcentration massique maximale du soluté dans le solvant, à une température donnée. La solution ainsi obtenue est alors saturée. De même, la solubilité molaire est laconcentration molaire maximale du soluté dans le solvant à une température donnée. La solubilité massique s'exprime eng/L, et la solubilité molaire enmol/L.

Produit de solubilité

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Article détaillé :Produit de solubilité.

Définition et expression

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Le produit de solubilité est – dans le cas d'uncomposé solideionique – laconstante d'équilibre de la réaction de dissolution. Cette constante est notéeKs(T). Elle ne dépend que de la température T[1] et en général elle augmente avec celle-ci pour les solides et diminue pour les gaz. La solubilités est fonction du produit de solubilité et varie dans le même sens.

Soit la réaction suivante :

AmBn(s)⟺m⋅An+(aq)+n⋅Bm−(aq) {\displaystyle {A_{m}B_{n}}_{\mathrm {(s)} }\Longleftrightarrow m\cdot {A^{n+}}_{\mathrm {(aq)} }+n\cdot {B^{m-}}_{\mathrm {(aq)} }~}

Le produit de solubilité Ks est donné par la relation :Ks=(aAn+)m×(aBm−)n{\displaystyle K_{\text{s}}=(a_{A^{n+}})^{m}\times (a_{B^{m-}})^{n}} avecaAn+{\displaystyle a_{A^{n+}}} etaBm−{\displaystyle a_{B^{m-}}}, lesactivités desespèces ioniques. Aux faibles concentrations, on peut confondre activité etconcentration.

Plus le Ks est faible, moins la substance est soluble.

Relation entre produit de solubilité et solubilité

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Soit la réaction suivante :m1/v1=m2/v2

AmBn(s)⟺m⋅An+(aq)+n⋅Bm−(aq) {\displaystyle {A_{m}B_{n}}_{\mathrm {(s)} }\Longleftrightarrow m\cdot {A^{n+}}_{\mathrm {(aq)} }+n\cdot {B^{m-}}_{\mathrm {(aq)} }~}

avec :

Évolution des concentrations
TempsAmBnmAn+nBm−
t = 0c00
t en coursc -sm·sn·s

Donc :

Ks = [a(An+)]m · [a(Bm–)]n = (m·s)m · (n·s)n =mm ·nn ·sm ·sn

D'où :

La solubilités d'une substance s'exprime par :s=(Ksmm⋅nn)1m+n{\displaystyle s=\left({\frac {K_{\text{s}}}{m^{m}\cdot n^{n}}}\right)^{\frac {1}{m+n}}}

Paramètres influençant la solubilité

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En général :

  • lapolarité ainsi que la présence deliaisons hydrogène au sein d'une molécule influent sur ladissociation de celle-ci ;
  • quand la température de la solution augmente :
    • si le soluté est solide, la solubilité augmente ou diminue en fonction de son enthalpie de dissolution,
    • si le soluté est un liquide, la solubilité augmente avec la température,
    • si le soluté est gazeux, la solubilité diminue ;
  • quand la pression augmente :
    • si le soluté est gazeux, la solubilité augmente,
    • sur le point particulier de la solubilité des gaz dans l'eau, voir laLoi de Henry ;
  • la solubilité d'unsel est diminuée si un ion de ce sel est déjà présent dans la solution : c'est l'effet d'ion commun (ex. : dissolution deKCl dans une solution où sont déjà introduits les ionsCl−) ;
  • lepH peut aussi fortement influencer la solubilité de certaines substances[2].

Ces facteurs peuvent agirsynergiquement entre eux.

Prédiction de la solubilité par contribution de groupe

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Les chimistes peuvent estimer l'efficacité d'un mélange en déterminant les paramètres de solubilité du solvant et du soluté, appelés généralement « paramètres d'Hildebrand ». Ces derniers sont relativement approximatifs et n'ont cessé d'être soumis à diverses améliorations, les plus connues étant les paramètres de Hansen, van Krevelen ou Stefanis[réf. souhaitée].

Notes et références

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  1. ↑Cependant, cette température varie selon que la dissolution estexo ouendothermique.
  2. ↑Grambow B., Michel N.,« Solubilité des solides dans l'eau : propriété de surface ou du solide ? »[PDF], Les6e Journées scientifiques de Marcoule, 15 – 19 mai 2006,p. 1, 53 p., Subatech, Nantes.

Voir aussi

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Articles connexes

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Bibliographie

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v ·m
Propriétés physico-chimiques des substances
Propriété
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