Précipitation d'ions

Si les solutions de deux composés ioniques sont mélangées, comme l'iodure de sodium et le nitrate de plomb les cations d'une solution peuvent se combiner avec les anions de l'autre. Comme l'un des produits croisés le nitrate de sodium est soluble dans l'eau, les ions sodium et nitrate continuent à rester en solution, tandis que les ions plomb et iodure forment un précipité d'iodure de plomb. Le quotient de réaction, Q, de la réaction de dissolution est égal au produit des concentrations de plomb et des ions iodure.

Contrairement au produit de solubilité Ksp, le quotient de réaction implique des concentrations ioniques à n'importe quel stade, pas seulement à l'équilibre. Les valeurs de Q et Ksp peuvent être comparées pour prédire si une réaction de précipitation se produira. Considérons une addition goutte à goutte de solution d'iodure de sodium à la solution de nitrate de plomb.

Au début, Q est inférieur à Ksp, et les ions plomb et iodure sont en solution avec les ions de sodium et de nitrate. Ceci est une solution non saturée. Au fur et à mesure que l'on ajoute de l'iodure de sodium, la concentration des ions iodure continue d'augmenter.

La réaction a atteint l'équilibre lorsque Q est égal à Ksp. À ce stade, une petite quantité d'iodure de plomb solide est en équilibre dynamique avec les ions, formant une solution saturée. Un ajout supplémentaire d'iodure de sodium rend Q supérieur à Ksp, et la réaction se déplace vers le précipité.

C'est une solution sursaturée, où la précipitation continue jusqu'à ce que les concentrations d'ion sont ramenées à leurs valeurs d'équilibre. Par exemple, supposons le mélange des solutions d'iodure de sodium et de plomb de nitrate donnent une solution contenant 1, 6 10⁻⁴ ions plomb molaires, et 4, 0 10⁻⁴ ions iodure molaire. Ici, Q vaut 2, 6 10⁻¹¹, tandis que Ksp pour l'iodure de plomb est de 1, 4 10⁻⁸.

Comme Q est inférieur à Ksp, l'iodure de plomb ne précipitera pas. Prévoir les réactions de précipitation peut être très utile lors de la séparation de composés ioniques. Considérons une solution avec deux ions métalliques plomb et cuivre Si de l'acide chlorhydrique est ajouté à cette solution, le chlorure de plomb précipite car il a un faible Ksp, tandis que le cuivre reste en solution car le chlorure de cuivre est très soluble dans l'eau.

Cette technique est appelée précipitation sélective.