L`équilibre de solubilité - Ecole-Victor

L'équilibre
de
solubilité
Chimie 12
Définitions
• Un ion est un atome ou un groupe d'atomes qui a
perdu ou gagné un ou plusieurs électrons.
2+
3+
+
+
+
– Fe , Fe , Na , Cl , H , NH4
• Un électrolyte est une substance qui se dissout en
solution pour donner des ions.
– NaCl à Na+ + Cl-
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Définitions
• Une solution ionique
est une solution qui
contient des ions. Elle
est conductrice
d'électricité
• Une solution
moléculaire est une
solution qui ne contient
pas d'ions.
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Solutions ioniques
• Un composé formé d'un métal et d'un non-métal
est souvent un électrolyte :
– Il va produire des ions en solution
3+
– FeCl3 à Fe + 3 Cl
• Un composé formé d'un non-métal et d'un nonmétal est souvent un non-électrolyte :
– Il va produire une solution moléculaire
– Ceci est vrai en particulier pour les composés
organiques (composés à base de carbone)
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La solubilité
• La solubilité d'un composé est la quantité
maximale de ce composé qui peut être dissoute
par un solvant à une température donnée.
• Elle est notée s
• Elle s'exprime en g/l ou en mol/l (M).
• La solubilité molaire est la solubilité exprimée en
mol/l.
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Saturation
• Une solution est saturée lorsque :
– Une partie de la substance n'est pas dissoute
– Il y a un équilibre entre la substance dissoute et
celle non dissoute
• La solubilité d'une substance est donc la
concentration de cette substance dans une
solution saturée.
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Calculs de solubilité
• Exemple 1 : 1 litre de solution saturée de
AgBrO3(aq) contient 1,96 g de AgBrO3. Quelle est
la solubilité molaire de AgBrO3 ?
• Exemple 2 : la solubilité molaire de PbI2 est de 1,37
x 10-3 M. Exprime cette valeur en grammes par
litre.
• Exemple 3 : Quelle est la concentration de tous les
ions dans une solution saturée de Ag2CO3 de
concentration 1,2 x 10-4 M ?
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Faible solubilité
• Une substance a une faible solubilité lorsque :
s < 0.1 M
• La table de solubilité permet de prédire la
solubilité de la plupart des substances
• Les composés contenant des métaux alcalins ou
les ions H+, NH4+, NO3- sont solubles dans l'eau.
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Table de solubilité
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Équations ioniques
1. On identifie les ions qui vont précipiter.
2. On écrit l'équation de manière traditionnelle et on
l'équilibre. On détaille les phases.
3. On identifie tous les ions présents en solution.
4. On retire les ions spectateurs.
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Équations ioniques
Exemple : écris l'équation chimique, l'équation
ionique totale et l'équation ionique nette pour la
réaction apparaissant lorsqu'on mélange des
solutions 0,2 M de Pb(NO3)2(aq) et FeCl3(aq).
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Le produit de solubilité
• Le produit de solubilité est la constante à
l'équilibre de la réaction de dissolution.
• Elle est notée Kps
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Relation entre s et Kps
+
Soit
la
réaction
:
A
B
à
m
A
+
n
B
•
m n
• S est la concentration de la substance à
l'équilibre donc :
+ m
- n
m
n
m
n
m+n
K
=
[A
]
x[B
]
=
(ms)
x
(ns)
=
m
x
n
x
s
– ps
Plus le sel est soluble, plus sa constante est élevée
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Exemple 1
Une solution en équilibre
avec un précipité de BaF2
contient 4,59 x 10-2 M d'ions
Ba2+ et 2,00 x 10-3 M d'ions
F-. Quelle est la valeur de
Ksp pour BaF2 ?
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Exemple 2
Une solution saturée de
BaF2 contient 3,58 x 10-3
moles de BaF2 dans
1,00 litre de solution.
Quelle est la valeur de
Ksp ?
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Exemple 3
Quelle est la
concentration des ions
Mg2+ dans une solution
saturée de Mg(OH)2 ?
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Exemple 4
Quelle masse de
Mg(OH)2 va se
dissoudre dans 250 ml
d'eau ?
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Quotient réactionnel
• Le quotient réactionnel se
calcule comme le produit
de solubilité, mais avec les
concentrations initiales
• Il permet de prédire si la
solution va précipiter ou
pas.
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Exemple 1
Est-ce qu'un précipité va
se former si on mélange
5,0 ml de Ag+ de
concentration 6,0 x 10-5
M avec 10,0 ml de Cl- de
concentration 4,2 x 10-6
M?
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Exemple 2
Est-ce qu'un précipité
va se former si on
mélange 25,0 ml de
Pb(NO3)2 de
concentration 4,50 x
10-3 M avec 35,0 ml de
Mgl2 de concentration
2,80 x 10-3 M ?
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Applications pratiques
• L'analyse qualitative : détermination
de la nature d'une substance par
précipitation.
• Le titrage des solutions : à l'aide
d'une réaction complète faisant
intervenir une solution de
concentration connue, on détermine
la concentration d'une solution
inconnue.
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Exemple d'analyse qualitative
Une solution contient un
ou plus des ions
suivants : Ag+, Ba2+ et
Ni2+.
Quels ions pourraient
être ajoutés et dans quel
ordre pour déterminer
lesquels de ces ions
sont présents ?
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Exemple de titrage
Pour trouver la concentration
des ions Cl- dans un échantillon
d'eau de mer de 25,0 ml, on
ajoute une solution de AgNO3 de
concentration 0,500 M.
Au point d'équivalence, 26,8 ml
de solution ont été ajoutés.
Quelle était la concentration
initiale de Cl- ?
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L'effet d'ion commun
• Pour diminuer la solubilité
d'une substance, il suffit
d'ajouter un autre composé qui
va former un ion semblable à
celui de la substance
– L'effet d'ion commun
• Pour augmenter la solubilité
d'une substance, il suffit
d'ajouter un composé qui va
précipiter un des ions formés
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AB àA+ + BAC àA+ + C-
AB àA+ + BCD àC+ + DA+ + D- àAD
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Exemple
Comment peut-on
diminuer
la solubilité de AgCl ?
Comment peut-on
augmenter la solubilité
de AgCl ?
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