L'équilibre de solubilité. Chimie 12

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1 L'équilibre de solubilité Chimie 12

2 Définitions Un ion est un atome ou un groupe d'atomes qui a perdu ou gagné un ou plusieurs électrons. Fe 2+, Fe 3+, Na +, Cl -, H +, NH 4 + Un électrolyte est une substance qui se dissout en solution pour donner des ions. NaCl à Na + + Cl - Chimie 12 2

3 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. Chimie 12 3

4 Solutions ioniques Un composé formé d'un métal et d'un non-métal est souvent un électrolyte : Il va produire des ions en solution FeCl 3 à Fe 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) Chimie 12 4

5 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. Chimie 12 5

6 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. Chimie 12 6

7 Calculs de solubilité Exemple 1 : 1 litre de solution saturée de AgBrO 3 (aq) contient 1,96 g de AgBrO 3. Quelle est la solubilité molaire de AgBrO 3? Exemple 2 : la solubilité molaire de PbI 2 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 Ag 2 CO 3 de concentration 1,2 x 10-4 M? Chimie 12 7

8 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 +, NH 4 +, NO 3 - sont solubles dans l'eau. Chimie 12 8

9 Table de solubilité Chimie 12 9

10 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. Chimie 12 10

11 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(NO 3 ) (aq) 2 et FeCl 3 (aq). Chimie 12 11

12 Le produit de solubilité Le produit de solubilité est la constante à l'équilibre de la réaction de dissolution. Elle est notée K ps Chimie 12 12

13 Relation entre s et K ps Soit la réaction : A m B n à m A + + n B - S est la concentration de la substance à l'équilibre donc : K ps = [A + ] m x[b - ] n = (ms) m x (ns) n = m m x n n x s m+n Plus le sel est soluble, plus sa constante est élevée Chimie 12 13

14 Exemple 1 Une solution en équilibre avec un précipité de BaF 2 contient 4,59 x 10-2 M d'ions Ba 2+ et 2,00 x 10-3 M d'ions F -. Quelle est la valeur de K sp pour BaF 2? Chimie 12 14

15 Exemple 2 Une solution saturée de BaF 2 contient 3,58 x 10-3 moles de BaF 2 dans 1,00 litre de solution. Quelle est la valeur de K sp? Chimie 12 15

16 Exemple 3 Quelle est la concentration des ions Mg 2+ dans une solution saturée de Mg(OH) 2? Chimie 12 16

17 Exemple 4 Quelle masse de Mg(OH) 2 va se dissoudre dans 250 ml d'eau? Chimie 12 17

18 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. Chimie 12 18

19 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? Chimie 12 19

20 Exemple 2 Est-ce qu'un précipité va se former si on mélange 25,0 ml de Pb(NO 3 ) 2 de concentration 4,50 x 10-3 M avec 35,0 ml de Mgl 2 de concentration 2,80 x 10-3 M? Chimie 12 20

21 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. Chimie 12 21

22 Exemple d'analyse qualitative Une solution contient un ou plus des ions suivants : Ag +, Ba 2+ et Ni 2+. Quels ions pourraient être ajoutés et dans quel ordre pour déterminer lesquels de ces ions sont présents? Chimie 12 22

23 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 AgNO 3 de concentration 0,500 M. Au point d'équivalence, 26,8 ml de solution ont été ajoutés. Quelle était la concentration initiale de Cl -? Chimie 12 23

24 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 AB àa + + B - AC àa + + C - AB àa + + B - CD àc + + D - A + + D - àad Chimie 12 24

25 Exemple Comment peut-on diminuer la solubilité de AgCl? Comment peut-on augmenter la solubilité de AgCl? Chimie 12 25

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