Solubilité

La réaction de précipitation, effectuée à partir d'une solution ou d'une suspension, forme un précipité et un liquide surnageant, observés ici dans un tube à essai.

En chimie, 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 dissolution est ce processus.

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 Modèle:Unité, et la solubilité molaire en Modèle:Unité.

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 K_s(T). Elle ne dépend que de la température T 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 :

${A_m{B}_n}_{\mathrm{(}\mathrm{s}\mathrm{)}}⟺m\cdot {A^{n+}}_{\mathrm{(}\mathrm{a}\mathrm{q}\mathrm{)}}+n\cdot {B^{m-}}_{\mathrm{(}\mathrm{a}\mathrm{q}\mathrm{)}}$

Le produit de solubilité K_s est donné par la relation : $K_{\text{s}}=(a_{A^{n+}}{)}^m\times (a_{B^{m-}}{)}^n$ avec $a_{A^{n+}}$ et $a_{B^{m-}}$, les activités des espèces ioniques. Aux faibles concentrations, on peut confondre activité et concentration.

Plus le KModèle:Ind est faible, moins la substance est soluble.

Relation entre produit de solubilité et solubilité

Soit la réaction suivante : m1/v1=m2/v2

${A_m{B}_n}_{\mathrm{(}\mathrm{s}\mathrm{)}}⟺m\cdot {A^{n+}}_{\mathrm{(}\mathrm{a}\mathrm{q}\mathrm{)}}+n\cdot {B^{m-}}_{\mathrm{(}\mathrm{a}\mathrm{q}\mathrm{)}}$

avec :

Évolution des concentrations

Temps	AmBn	mAModèle:Exp	nBModèle:Exp
t = 0	c	0	0
t en cours	c - s	m·s	n·s

Donc :

KModèle:Ind = [a(Aⁿ⁺)]^m · [a(B^m–)]ⁿ = (m·s)^m · (n·s)ⁿ = m^m · nⁿ · s^m · sⁿ

D'où :

La solubilité s d'une substance s'exprime par : $s={\left(\frac{K_{\text{s}}}{m^m\cdot n^n}\right)}^{\frac{1}{m+n}}$

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 (Modèle:Ex dissolution de KCl dans une solution où sont déjà introduits les ions [[Chlorure|ClModèle:Exp]]) ;
• le pH peut aussi fortement influencer la solubilité de certaines substances.

Ces facteurs peuvent agir synergiquement entre eux.

Prédiction de la solubilité par contribution de groupe

Les chimistes peuvent estimer lModèle:'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 StefanisModèle:Référence souhaitée.

Voir aussi

Articles connexes

• Dissolution (chimie)
• [[Liste de solubilités et de pKs de sels dans l'eau|Liste de solubilités et de pKModèle:Ind de sels dans l'eau]]
• Produit de solubilité
• Solution (chimie)
• Système de classification biopharmaceutique

Bibliographie

• Grambow B., Michel N., « Solubilité des solides dans l'eau : propriété de surface ou du solide ? » Modèle:Pdf, Les Modèle:6e Journées scientifiques de Marcoule, 15 – Modèle:Date-, Modèle:P., 53Modèle:Nb p., Subatech, Nantes.