- Produit de solubilite
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Produit de solubilité
Le produit de solubilité est la constante d'équilibre correspondant à la dissolution d'un solide dans un solvant.
Sommaire
Définition
Soit par exemple la dissolution du solide ionique de formule XαYβ
La dissolution est décrit par la réaction suivante :
En utilisant la loi d'action de masse on obtient la formule :
- ax : activité de l'espèce x
Le composé ionique étant un solide pur son activité est égale à 1. Les activités des ions dans un milieu aqueux s'assimilent à leurs concentrations en mole par litre (mol/l).
Le produit de solubilité est :Produit de solubilité dans l'eau à 25 °C : exemples de valeurs numériques
Par ordre de solubilité décroissante
Formule Nom Ks NaCl Chlorure de sodium 38,98 NiCO3 Carbonate de Nickel 1,3 . 10 -7 TiBrO3 Bromate de titane 1,7 . 10-4 CaC2O4 Oxalate de calcium 2 . 10-9 PbCl2 Chlorure de Plomb 1,6 . 10 -5 MnS Sulfure de manganèse 2,5 . 10-13 Ca(OH)2 Hydroxyde de calcium 5,5 . 10-6 Cu(OH)2 Hydroxyde de cuivre 2,2 . 10-20 TiBr Bromure de titane 3,4 . 10-6 MgS Sulfure de magnésium Erreur: le sulfure de magnésium se décompose dans l'eau. Il s'agit vraisemblablement du sulfure de mercure HgS (et non MgS), qui a bien un produit de solubilité de 4.10-53 4 . 10-53 La valeur du produit de solubilité dépend de la température. En général, elle croît avec la température.
Le produit de solubilité est un nombre sans dimension, il n'a donc pas d'unité. Non, le produit de solubilité n'est pas un produit de concentrations, mais un produit de valeurs numériques (en mol/L) de concentrations. Il s'agit d'une constante thermodynamique intervenant dans la Loi d'action de masse.
Relation entre le produit de solubilité et la solubilité
Attention : les relations et méthodes de calcul exposées dans ce paragraphe ne s'appliquent que dans le cas de la dissolution d'un seul composé ionique : si d'autres éléments sont déjà présents ou sont ajoutés, il faut en tenir compte. Exemple d'un composé ionique de type XY
Le bromure de cuivre se dissout dans l'eau suivant léquilibre suivant :
Soit s la solubilité du bromure de cuivre. La dissolution de s mole par litre de CuBr donne s mole par litre de Cu+ et s mole par litre de Br-. On peut décrire la situation de la manière suivante :
Espèce chimique CuBr Cu+ Br- t=0 s 0 0 Équilibre 0 s s Le produit de solubilité du bromure de cuivre s'écrit :
donc
La masse molaire du bromure de cuivre est
MCuBr = 63,55 + 79,90 = 143,45g.mol − 1,
La solubilité massique du bromure de cuivre est
Exemple d'un composé ionique de type X2Y
Le carbonate d'argent se dissout suivant l'équilibre :
Soit s la solubilité du carbonate d'argent. La dissolution de s mole de AgCO3 donne 2s mole de Ag+ et s mole de CO3-. On peut décrire la situation de la manière suivante :
Espèce chimique Ag2CO3 Ag+ CO32- t=0 s 0 0 Équilibre 0 2s s donc
La masse molaire du carbonate d'argent est
La solubilité massique du carbonate d'argent est
Généralisation
Soit la dissolution d'un composé ionique de formule générale XαYβ
Soit s la solubilité de XαYβ. La dissolution de s mole de XαYβ donne α s mole de Xα et β s mole de Yβ.. On peut décrire la situation de la manière suivante :
Espèce chimique XαYβ Xβ+ Yα- t=0 s 0 0 Équilibre 0 αs βs La relation générale entre le K_s et la solubilité est la suivante :
Effet d’ion commun
Quel est le comportement d’un composé que l’on dissout dans une solution qui contient un ion de ce composé ?
Soit par exemple la dissolution du chlorure d’argent dans une solution d’ acide chlorhydrique de concentration molaire 0,1 M. L’acide chlorhydrique étant un acide fort se dissocie complètement en cations H+ et anions Cl-. Le chlorure d’argent se dissocie suivant la réaction :
De manière qualitative en utilisant de principe de Le Chatelier, montre que l’augmentation d’ion chlorure (donc à droite de l’équilibre) provoque un déplacement de l’équilibre vers la gauche. La présence d’ion chlorure diminue la solubilité du chlorure d’argent.
Exemple :
Dans l’eau pure la solubilité du chlorure d’argent est :
Espèce chimique AgCl Ag+ Cl- t=0 s 0 0 Équilibre 0 s s Si l’on dissout du chlorure d’argent dans la solution d’acide chlorhydrique 0,1 M la situation est la suivante :
Espèce chimique AgCl Ag+ Cl- t=0 s’ 0 0,1 Équilibre 0 s’ s’+0,1 On peut faire l’hypothèse que s est très faible devant 0,1. On peut alors écrire :
La solubilité du chlorure d'argent dans une solution d'acide chlorhydrique est inférieure à sa solubilité dans de l'eau pure.
Vérification de l’hypothèse de calcul : . Il était possible de faire l’approximation.
Attention :dans le cas contraire, si l’approximation n’est pas justifiée c'est-à-dire que l’ordre de grandeur entre les deux termes est proche, il faut résoudre l’équation du deuxième degré afin de trouver la solubilité - Portail de la chimie
Catégorie : Chimie générale
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