La solubilité des électrolytes
Objectifs
À la fin de ce chapitre, vous saurez :
• définir la solubilité d'un électrolyte ;
• reconnaître une solution saturée et une solution non saturée ;
• distinguer un électrolyte très soluble d'un électrolyte peu soluble ;
• citer les facteurs dont dépend la solubilité.
Prérequis : concentration molaire, dissociation ionique, électrolytes forts et faibles.
Situation de départ
Quand on sucre ou qu'on sale de l'eau, on remarque qu'au-delà d'une certaine quantité, le solide ne se dissout plus et se dépose au fond du verre.
Peut-on dissoudre n'importe quelle quantité d'un électrolyte dans un volume d'eau donné ? Tous les électrolytes se dissolvent-ils de la même façon ?
I. Solution saturée et solubilité
1. Une expérience
Dans 10 mL d'eau, on dissout 1 g de chlorure de sodium : on obtient une solution limpide S1.
On ajoute encore 1 g : tout se dissout, on obtient S2, plus concentrée que S1 (C2 > C1).
On continue à ajouter du sel en agitant. À partir d'un certain moment, une partie du solide ne se dissout plus et reste au fond : la solution S3 est saturée.
2. Définitions
La solubilité s d'un électrolyte est la quantité maximale (en mol) de cet électrolyte que l'on peut dissoudre dans un litre de solution, à une température donnée. C'est la concentration de la solution saturée : s = Csat. On l'exprime en mol.L-1 ou en g.L-1.
- Si C < s : la solution est non saturée, on peut encore y dissoudre du soluté.
- Si C = s : la solution est saturée ; tout soluté ajouté reste à l'état solide.
Des solutions non saturées peuvent avoir des concentrations très différentes, alors que toutes les solutions saturées d'un même électrolyte, à la même température, ont la même concentration Csat.
À 25 °C, la solubilité du nitrate de baryum Ba(NO3)2 est s = 0,35 mol.L-1 ; M = 261,3 g.mol-1.
1. Masse maximale dissoute par litre : 0,35 × 261,3 ≈ 91,46 g, donc s ≈ 91,46 g.L-1.
2. On dissout 0,784 g de ce sel dans 250 mL d'eau. La masse maximale dissoute dans 250 mL est 91,46 × 0,25 ≈ 22,86 g. Comme 0,784 g < 22,86 g, la solution est non saturée.
3. n = 0,784261,3 = 3.10-3 mol ; C = 3.10-30,25 = 0,012 mol.L-1.
Ba(NO3)2(sd) Ba2+ + 2 NO3-, donc [Ba2+] = 0,012 mol.L-1 et [NO3-] = 0,024 mol.L-1.
II. Les facteurs de la solubilité
1. La nature de l'électrolyte
Dans des tubes contenant chacun 10 mL d'eau, à la même température, on ajoute peu à peu différents sels jusqu'à saturation :
Électrolytes très solubles
| Électrolyte | masse dissoute dans 10 mL | s (g.L-1) | s (mol.L-1) |
|---|---|---|---|
| chlorure de sodium NaCl | ≈ 3,7 g | ≈ 370 | 6,32 |
| nitrate de potassium KNO3 | ≈ 3,2 g | ≈ 320 | 3,17 |
| dichromate de potassium K2Cr2O7 | ≈ 0,5 g | ≈ 50 | 0,17 |
Certains électrolytes sont très peu solubles (solubilités à 25 °C) :
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