Solubilité

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La solubilité est la capacité d'une substance, appelée soluté, à se dissoudre dans une autre substance, appelée solvant, pour former un mélange homogène appelé solution.

En thermodynamique, la solubilité est une grandeur physique notée s désignant la concentration massique maximale du soluté dans le solvant, à une température donnée. La solution ainsi obtenue est alors saturée. La solubilité s'exprime en g/L ou en mol/L.

Produit de solubilité[modifier | modifier le code]

Définition et expression[modifier | modifier le code]

Le produit de solubilité est – dans le cas d'un composé solide ionique – la constante d'équilibre de la réaction de dissolution. Cette constante est notée Ks(T). Elle ne dépend que de la température T et en général elle augmente avec celle-ci. La solubilité s est fonction du produit de solubilité et varie dans le même sens. Soit la réaction suivante :

{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 : K_\text{s} = (a_{A^{n+}})^{m} \times (a_{B^{m-}})^{n} avec  a_{A^{n+}} et  a_{B^{m-}}, les activités des espèces ioniques. Aux faibles concentrations, on peut confondre activité et concentration. Plus le Ks est faible, plus la substance est insoluble.

Relation entre produit de solubilité et solubilité[modifier | modifier le code]

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

{A_{m}B_{n}}_\mathrm{(s)} \Longleftrightarrow  m \cdot {A^{n+}}_\mathrm{(aq)} + n \cdot {B^{m-}}_\mathrm{(aq)}~

avec :

Évolution des concentrations
Temps AmBn mAn+ nBm-
t = 0 c 0 0
t en cours c - s m·s n·s

Donc :

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

D'où :

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

Paramètres influençant la solubilité[modifier | modifier le code]

En général :

  • La polarité ainsi que la présence de liaisons hydrogène au sein d'une molécule influent sur la dissociation de celle-ci.
  • Quand la température de la solution augmente :
    • si le soluté est solide, la solubilité augmente ;
    • 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 la Loi de Henry.
  • La solubilité d'un sel est diminuée si un ion de ce sel est déjà présent dans la solution : c'est l'effet d'ion commun (ex. : dissolution de KCl dans une solution où sont déjà introduits les ions Cl).
  • Le pH peut aussi fortement influencer la solubilité de certaines substances[1].

Ces facteurs peuvent agir synergiquement entre eux.

Prédiction de la solubilité par contribution de groupe[modifier | modifier le code]

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.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Grambow B., Michel N., « Solubilité des solides dans l'eau : propriété de surface ou du solide ? » [PDF], Les 6e Journées scientifiques de Marcoule, 15 – 19 mai 2006, p. 1, 53 p., Subatech, Nantes.

Voir aussi[modifier | modifier le code]

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Articles connexes[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]