Influence de différents facteurs sur la solubilité
(Tables fournies) IntroI- Influence de facteurs physico-chimiques
1/ Température
2/ Dilution
3/ Effet d'ion communII- Influence de réactions chimiques parallèles
1/ Variation du pH
2/ Formation de complexes
Conclusion
En version plus
développée...
Intro
:
Définir
la solubilité ( quantité de solide dissous à l'équilibre, exprimé en
mole par litre ). Présenter des réactions simples de solubilisation et
l'outil thermodynamique Ks . Choisir dans les tables fournies 3
exemples :
Ks = 10-5 très soluble ( calculer s= )
Ks = 10-12 moyennement soluble ( calculer s= )
Ks = 10-30 très peu soluble ( calculer s= )
Mais ces valeurs de solubilités sont modulables par différents moyens
I- Influence de facteurs physico chimiques sur la quantité dissoute
1/ Température
Dans les tables fournies, choisir une réaction endothermique ( par exemple PbI2 = Pb2+ + 2I- ) .
Utiliser la relation de Van't Hoff : Ks augmente, donc s augmente quand T augmente.
Montrer
comment élever T redissout le précipité en augmentant la solubilité. Le
refroidissement fait réapparaître le solide ( sous une autre
forme cristalline de paillettes brillantes : c'est l'expérience de la"
pluie d'or " )
Principe de la recristallisation au laboratoire pour purifier les solides de leurs impuretés en quantité beaucoup plus faible.
2/ Dilution
Par
un bilan de matière à partir d'un composé relativement soluble ( pKs
< 5 ) montrer comment une augmentation de volume peut permettre de
dissoudre plus de solide...mais attention , la solubilité en mole par
litre ne varie pas
Avec Ca(OH)2 par exemple : on met 0,002 moles de solide dans 100mL d'eau :
on dissout 0,0014 moles dans 100 mL ( s= 0,014 mol.L-1).
On rajoute 100mL d'eau supplémentaire : V total = 200 mL
Tout le solide disparait ... ( mais s=0,014 mol.L-1 ) : n dissout a augmenté, sans que la solubilité ait changé.
C'est le principe inverse dans des marais salants
: on piège de l'eau salée ( NaCl totalement dissout ) puis on concentre
la solution par évaporation d'où la cristallisation de NaCl .
3/ Effet d'ion commun
Calculer la solubilité de AgCl dans l'eau , puis dans une solution d'acide chlorhydrique à 0,1 mol.L-1 par exemple.
(
Ne pas oublier de simplifier le deuxième calcul en utilisant la valeur
de la solubilité dans l'eau pure pour négliger la valeur de la seconde
solubilité qui sera plus faible / 0,1 )
II- Influence de réactions chimiques parallèles
1/ Variation du pH
Cas des solides des solides à anions basiques : sulfures, carbonates , sulfites par exemple
Prendre
l'exemple de ZnS traité en TD (ou d'un autre sulfure dont vous avez le
pKs ) . Introduire le graphe log(s) = f (pH )
Attention , ne
pas présenter la totalité des calculs pour construire ce graphe ( trop
long ) mais présenter les 3 réactions de dissolution sur les 3 portions
de droite, en justifiant la différence de pente ( stoechiométrie de H+ différente )
Voir cette page pour la méthode de construction de ce graphe.
Application : les produits anti calcaires qui sont acides pour dissoudre CaCO3
Cas des hydroxydes en solution tampon :
Calculer les solubilité des Fe(OH)3 dans l'eau puis à pH = 2 et à pH = 7 par exemple.
2/ Formation de complexes
Calculer la solubilité de AgCl dans une solution d'ammoniaque molaire par exemple ( il vous faut Ks et Kd de Ag(NH3)2+ )
Le
diagramme log(s) = f(pH) pour l'aluminium : par complexation avec OH-
en milieu très basique, la solubilité reaugmente en milieu très basique
. ( voir cette page pour le mode de construction et l'allure de ce graphe )
En développement photo noir et blanc,
on utilise des solutions complexantes ammoniacales pour redissoudre les
précicpités de AgBr non réduit en argent et produire les négatifs.
ConclusionComme
on l'a montré en cours d'exposé , ces variations de solubilités sont
exploitées expérimentalement. Elles interviennent par exemple en
traitement des eaux pour éliminer les métaux lourds sous forme de
précipité, pour traiter les minerais et séparer certains mélanges de
cations métalliques en hydrométallurgie, pour comprendre des phénomènes
de corrosion ( dissoulition de couches de passivation dans certains
milieux complexants ) , ou pour nettoyer des objets archéologiques par
dissolution des carbonates ou oxydes, pour la production des terres
rares ( cations séparés grâce au contrôle très précis du pH,
précipitant sélectivant certains hydroxydes ).