I) Produit de solubilité : 1. Qu est-ce qu un précipité? Précipitation Intérêts : entartrage des canalisations par précipitation de calcaire CaCO 3 non précipitation de l acide borique (H 3 BO 3 ) dans les réservoirs de secours des centrales nucléaires séparation par précipitation sélective des différents ions métalliques dans un minerai Déf : 2. Produit de solubilité : PbCrO Ex : 4 ( s) Pb (aq) + CrO 2 4( aq) On définit également pk S = Rq : PbCrO 4 est un pigment (toxique), notamment utilisé pour les marquages jaunes au sol sur les routes. Autres exemples : Fe ( OH ) 3 ( s) 3+ Fe (aq) + 3 ( aq) HO K S = C 12 H 22O 11( s) 12 H 22O11( aq) C (dissolution du sucre) K S = 3. Critère de précipitation : Une solution contient des ions pouvant précipiter ensemble (par exemple Pb et CrO 4 2- ). Comment prévoir si le solide apparaît? Distinction entre Q r et K (ici 1/K S ) :
Ici Q r = Si Qr < K : Si Qr > K : Application : On mélange 10 ml de solution de sulfate de sodium et 10 ml de solution de nitrate d argent toutes deux à la concentration c=8.10-2 mol.l -1. Observe-t-on un précipité de sulfate d argent? Si oui, calculer [Ag + ] et [SO 4 2- ] dans la solution en équilibre avec le précipité. Donnée : Ks(Ag 2 SO 4 ) = 1,5.10-5 Def 4. Domaine d existence d un solide : 2 Diagramme d existence en supposant que [ ] [ ] + 2 = CrO Pb : 4 Rq : dans quel cas un système peut-il être hors équilibre chimique? Comparons les 2 réactions suivantes : 3+ 4+ 2 Fe + Sn = 2 Fe + Sn Pb + 2 Cl = PbCl2( s) On part dans chacun des 2 cas uniquement que des réactifs.
Def : II) Solubilité : 1. Définition : La solubilité dépend notamment : 2. Lien entre K s et s dans l eau pure : Ex : PbCl s 2 2 + 2 ( ) = Pb + Cl 3. Lien avec les concentrations des espèces en solution La solubilité d'une espèce est donc définie indépendamment du devenir de l'espèce une fois dissoute dans la solution. Elle dépend donc des concentrations de toutes les espèces chimiques issues de l'espèce dissoute dans la solution par d'éventuelles réactions chimiques NH = NH Exemple : dissolution de l ammoniac gazeux 3( g) 3( aq) En solution, l ammoniac réagit avec l eau par une réaction acido-basique Prop : III) Facteurs influençant la solubilité : 1. La température : Application : recristallisation
Contre-exemple : le dioxygène dans l eau. 2. Effet d ion commun : Analyse qualitative : On considère une solution saturée de bromure d argent AgBr. On ajoute, sans variation de volume des ions Br - (par exemple par dissolution de NaBr qui est très soluble dans l eau). Analyse quantitative : pk s (AgBr) = 12,3 à 25 C 1. Calculer la solubilité de bromure d argent dans l eau pure à 25 C 2. Calculer la solubilité du bromure d argent à 25 C dans une solution aqueuse contenant déjà des ions Br- Br = C' = 0,10 mol. L 1 à la concentration [ ] 3. Influence de la complexation : Les équilibres chimiques de précipitation sont parfois liés à des réactions de complexation, car de très nombreux cations peuvent être complexés par des ligands : Ag +, Ca, et plus rarement certains anions sont aussi des ligands : Cl -, F -, Mise en évidence expérimentale :
Toutes les espèces dissoutes seules sont incolores. Tubes Composition Couleur 1 Ag + ; Br - 2 Ag + ; NH 3 3 Ag + ; Br - ; NH 3 4 Ag + ; Br - ; NH 3 ; H 3 O + Justification : Analyse quantitative : On cherche à calculer la solubilité du bromure d argent AgBr dans une solution contenant de l ammoniac à la NH = 2 mol.l -1 concentration C = [ ] 3 Expression de la solubilité : Méthode : on peut souvent simplifier le problème de plusieurs réactions simultanées en les combinant pour obtenir une nouvelle équation bilan où n apparaissent que les espèces non négligeables. Cette nouvelle équation sera considérée comme la RP Nouvelle RP Quelle hypothèse a ainsi été faite? Comment la justifier?
Résolution Vérification des hypothèses : Conclusion 4. Influence des réactions acido-basiques : Les équilibres de précipitation peuvent également être liés à des réactions acido-basiques qui peuvent ainsi déplacer l équilibre de dissolution en faveur des ions dissous ou du solide. En général, c est l anion qui a des propriétés acido-basiques : OH -, CH 3 COO -, S 2-, Exemple qualitatif :