Solubilité

La solubilité est une mesure de la capacité d'un soluté à se dissoudre dans un solvant. Différents solutés ont des solubilités différentes. Par exemple, le chlorure de sodium a une solubilité de 39 grammes dans 100 millilitres d’eau, tandis que le chlorure d’argent n’est que de 0,002 gramme.

Alors pourquoi ? La solubilité dépend des propriétés physiques et chimiques du soluté et du solvant. Vous l'avez vu vous-même. Par exemple, vous savez que le beurre ne se dissout pas dans l'eau, mais qu'il se dissout dans l'huile d'olive.

L'expression « semblable dissout semblable » nous rappelle qu'un solvant dissout un soluté de polarité similaire. Ainsi, les solvants polaires dissolvent les solutés polaires, tandis que les solvants non polaires dissolvent les solutés non polaires. De plus, nous pouvons influencer la solubilité par d’autres facteurs tels que le pH, la température et la pression.

Par exemple, la solubilité augmente généralement avec l’augmentation de la température. Pensez à dissoudre le sucre dans le café glacé par rapport au café chaud. Maintenant, si un soluté se dissout dans un solvant, seule une quantité limitée peut être dissoute. Lorsque cette limite est atteinte, les ions dissociés sont en équilibre avec le solide et la solution est saturée. Cela signifie que si vous ajoutez plus de soluté, il ne se dissoudra pas.

Nous pouvons quantifier cet équilibre à l’aide d’une constante d’équilibre K_c. Cette équation utilise les concentrations des produits dissous au numérateur et des réactifs au dénominateur, chacun élevé à la puissance de son coefficient stœchiométrique. Nous pouvons utiliser cette constante d’équilibre pour comprendre la thermodynamique du processus de dissolution lorsqu’il passe de son état initial non dissous à son état final dissous.

L’enthalpie, H, d’une solution est une mesure quantitative du contenu thermique total du système, et ΔH décrit la variation de ce contenu thermique. Si ΔH est positif, cela indique que la réaction a absorbé de la chaleur ou qu’elle est endothermique. Lorsque ΔH est négatif, cela indique que la réaction libère de la chaleur ou qu’elle est exothermique. Ensuite, l’entropie, S, décrit le degré de désordre dans un système. ΔS est 0 pour une réaction réversible, mais est par ailleurs positif, car le désordre d’un système préfère augmenter.

Enfin, l’énergie libre de Gibbs, G, est une mesure de l’énergie qui peut être utilisée pour faire du travail. Il est calculé à partir de ΔH et ΔS et dépend de la température. Lorsque ΔG est positif, la réaction n’est pas spontanée et il faut mettre de l’énergie pour que la réaction se déroule. Lorsque ΔG est inférieur à 0, cela indique que la réaction est spontanée.

Ces propriétés nous en disent long sur la façon dont un soluté se dissout dans un solvant. Par exemple, nous pouvons utiliser l’enthalpie et l’entropie pour savoir si le soluté préfère ou non rester non dissous sous sa forme cristalline ordonnée, ou désordonné en solution. Et nous pouvons utiliser l’énergie de Gibbs pour savoir si nous devons ou non mettre de l’énergie, via la chaleur, pour dissoudre une substance.

Dans cet atelier, vous explorerez la solubilité d'un composé à différentes températures et utiliserez le titrage pour déterminer la concentration exacte de la solution saturée. Ensuite, vous utiliserez vos données pour calculer les propriétés thermodynamiques de la dissolution.