Les concentrations [ ] sont exprimées en mole/l

Par dissolution progressive d’un composé ionique dans l’eau, on finit par atteindre l’état de saturation de l’eau par ce composé.

Avant saturation le composé se dissout intégralement.

Après saturation, toute adjonction du composé à la solution ne conduit plus à sa dissolution, mais à son accumulation à l’état solide au fond du récipient :
Nous sommes alors dans un état d’équilibre entre une phase solide et une phase dissoute :

A_nB_m(solide) <---------> n A^m+(aqueux) + m B^n-(aqueux)

Cet équilibre est caractérisé par sa constante K_c^t encore appelée produit de solubilité P_s

Ps = [Am+]n . [Bn-]m

	A la saturation, précipitation et dissolution se font à la même vitesse

Le produit ionique ne peut pas être supérieur au produit de solubilité. La précipitation ou la non dissolution du composé en est la conséquence directe.

On appelle solubilité S la concentration molaire (parfois massique) du composé dissout.

Ainsi pour un composé de formule A_nB_m :

S = [A^m+] / n = [B^n-] / m

P_s et S sont reliés par la relation : S = [P_s / (nⁿ.m^m)]^1/(n+m)

 

Question : Que devient la solubilité d’un composé A₂B si l’on ajoute à 1 litre d’une solution saturée de ce composé,
X moles de A⁺ (par l’intermédiaire d’un sel très soluble).

Réponse :

Avant l’addition des X moles, le système est en équilibre : [A+]2.[B--] = Ps et Sinitiale = (Ps/4)1/3
Au moment de l’addition des X moles de A+, le système n’est plus en équilibre : [A+]2.[B--] > Ps
Le système évolue dans le sens de la précipitation de A2B jusqu’à un nouvel équilibre. [A+]2.[B--] = Ps

par conséquent : (2.S_finale+X)².S_finale = P_s

En général X>>S donc S_finale voisin de Ps / X²

Question : Soit un litre d’une solution saturée d’un composé A₂B. Combien de moles de B^--doit-on ajouter pour diminuer la solubilité du composé d’un facteur 10 ?

Réponse :

Avant l’ajout de B--, le système est en équilibre : [A+]2.[B--] = Ps et Sinitiale = (Ps/4)1/3
L’adjonction de X moles de B-- déséquilibre le système : [A+]2.[B--] > Ps
Le système évolue dans le sens de la précipitation de A2B jusqu’à un nouvel équilibre. [A+]2.[B--] = Ps

par conséquent : (2.S_finale)².(S_finale+X) = P_s

Question : On introduit dans un litre d’eau a moles de A⁺ et b moles de B^--. On atteint la saturation et A₂B précipite. Calculer les quantités de A⁺ et B^-- restant en solution.

Réponse : 2x moles de A⁺ précipitent avec x moles de B^--.
Il reste donc en solution a-2x moles de A⁺ et b-x moles de B^-- qui satisfont au P_s : (a-2x)².(b-x) = P_s
En général P_s est petit ce qui conduit à x voisin de b ou à x voisin de a/2.

Exercices