LC 27 : Solubilité
Bibliographie
- H-Prépa tout-en-un chimie PCSI
- Fosset, p.106
Manip
- Détermination du produit de solubilité de l’acide benzoïque : il suffit de faire qu’un titrage, pour celui à température ambiante.
Intro
Que se passe-t-il si on met du sel dans de l’eau ? Au départ, le sel va se solubiliser et il va y avoir présence non plus du cristal dans l’eau mais des ions Na+ et Cl-. Si on en rajoute en quantité suffisante le sel ne pourra plus se solubilisé et on aura présence du solide dans la solution.
I. Réaction de dissolution
1) Mise en place du problème
Def : - Solution saturée - Solubilité
Ex : AgCl –> Ag+ + Cl-. Dans une solution saturée on a un équilibre hétérogène. Cela nous permet d’écrire une constante d’équilibre appélée produit de solubilité. OdG
On montre que l’on peut relier le Ks à la solubilité avec cet exemple en excès dans de l’eau pure.
2) Condition d’existence du solide
En revenant sur l’exemple du sel. On a vu que la solution n’est pas forcément saturée, donc le solide n’existe pas toujours. La solution st alors hors d’équilibre.
A quelle condition une solution est saturée ?
Tableau avec Q>Ks ; Q=Ks ; Q<Ks
3) Diagramme d’existence
On le trace avec l’exemple d’une solution d’Ag+ dans laquelle on rajoute Cl-. On cherche la concentration limite pour une concentration en Ag+ fixée. On trace le diagramme en pCl.
Transition : Pour tracer le diagramme on a besoin de la valeur du Ks. Nous allons donc le mesurer.
4) Mesure du Ks
Mesure du Ks de l’acide benzoïque par titrage colorimétrique (on peut utiliser du rouge neutre à la place de la phénophtaléine).
Quand Q<KS, l’équilibre n’est pas défini.
Transition : On peut à présent se demander quels vont être les paramètres qui vont influencé la solubilité d’un composé ionique.
II. Facteurs d’influence de la solubilité
1) Température
Les constantes dynamiques dépendent de la température suivant la loi de van’t Hoff. De manière générale s augmente avec la température. On illustre cet exemlple avec la pluie d’or (Le Maréchal).
Ce n’est pas une règle générale (ex : calcaire et robinets de la douche).
2) Effet d’ion commun
NaCl(s) : solubilité dans l’eau pure à 25°C.
On réalise la dissolution de NaCl dans une solution qui contient C0=0,1mol/L d’ions K+ et Cl-
On fait le calcul et on trouve s’«s.
Introduction extérieure d’un ion commun aux ions impliqués dans la formation d’un précipité fait chuter la solubilité.
III. Application à la purification
A quoi peut servir en pratique cette notion ?
Elle sert à la recristallisation en chimie organique. Cette méthode permet de purifier un solide. On chauffe un solide dans un solvant. La solubilité augmente avec la température. On se place à saturation. En refroidissant, la solubilité réaugmente mais les impuretés sont trop peu nombreuses et donc ne vont pas recristaliser contrairement au solide d’interêt.