question de cours


Influence de différents facteurs sur la solubilité
(Tables fournies)

Intro

I- Influence de facteurs physico-chimiques
                1/ Température
                2/ Dilution
                3/ Effet d'ion commun

II- 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.

Conclusion

Comme 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 ).


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