Solubilité
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. La solubilisation désigne ce processus de dissolution.
En thermodynamique, la solubilité massique 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. De même, la solubilité molaire est la concentration molaire maximale du soluté dans le solvant à une température donnée. La solubilité massique s'exprime en g/L, et la solubilité molaire s'exprime en mol/L.
Produit de solubilité
Définition et expression
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[1] et en général elle augmente avec celle-ci pour les solides et diminue pour les gaz. La solubilité s est fonction du produit de solubilité et varie dans le même sens.
Soit la réaction suivante :
Le produit de solubilité Ks est donné par la relation : avec et , les activités des espèces ioniques. Aux faibles concentrations, on peut confondre activité et concentration.
Plus le Ks est faible, moins la substance est soluble.
Relation entre produit de solubilité et solubilité
Soit la réaction suivante : m1/v1=m2/v2
avec :
| 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 :
Paramètres influençant la solubilité
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 ou diminue en fonction de son enthalpie de dissolution,
- si le soluté est un liquide, la solubilité augmente avec la température,
- 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[2].
Ces facteurs peuvent agir synergiquement entre eux.
Prédiction de la solubilité par contribution de groupe
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
- Attention, cependant, que cette température va varier si la dissolution est exo ou endothermique
- 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
Articles connexes
Bibliographie
- Grambow B., Michel N., « Solubilité des solides dans l'eau : propriété de surface ou du solide ? » [PDF], Les 6e Journées scientifiques de Marcoule, 15 – , p. 1, 53 p., Subatech, Nantes.
Portail de la chimie