i
i
“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 459 — #467
i
i
i
i
i
i
8
Équilibres de solubilité
La notion intuitive de solubilité possède de nombreuses applications quotidiennes. L’usage
des ions fluorure dans les dentifrices donne naissance au composé Ca 5 (PO 4 ) 3 F(s) moins
soluble que l’émail naturel dans les acides comme la salive. L’ingestion de sulfate de
baryum, pourtant éminemment toxique, est réalisée pour améliorer la qualité de radios
intestinales et est justifiée par la très faible solubilité de BaSO 4 (s), ainsi non absorbé par
l’organisme. Ce chapitre permet d’aborder l’existence de l’équilibre hétérogène entre un
solide (précipité) et une espèce en solution, ainsi que les conditions d’existence du solide.
La solubilité subit des influences diverses qui seront développées : effet d’ion commun,
pH et complexation. Une réaction de précipitation (formation de précipité) permet enfin la réalisation de titrages. Plusieurs exemples et détections du point équivalent seront
présentés ainsi qu’une mise en œuvre expérimentale.
1 Équilibre hétérogène en solution aqueuse
1.1 Conditions d’existence d’un solide
Équilibre solide/espèces en solution, nature des espèces dissoutes
Certaines espèces neutres peuvent se révéler peu solubles en solution aqueuse car difficilement solvatées. Un solide (précipité) peut alors apparaître dans le milieu et il s’établit un
équilibre hétérogène entre le solide et des espèces en solution.
Un équilibre hétérogène est un équilibre chimique faisant intervenir plusieurs phases
distinctes.
Lorsque le solide est de nature ionique (AgCl(s), CaSO 4 (s) ou encore Fe(OH) 2 (s)) l’équilibre
met en jeu le solide et les ions constitutifs du précipité en solution tandis que dans le cas d’un
solide moléculaire, l’équilibre met en jeu le solide et l’espèce moléculaire solvatée. À titre
d’exemple, le chlorure de plomb PbCl 2 (s) est en équilibre avec les ions plomb Pb
2+ et les
ions chlorure Cl
– (présents en solution aqueuse) selon :
PbCl 2 (s)
=
Pb
2+ (aq) + 2 Cl− (aq).
Le diiode I 2 (s) est pour sa part en équilibre avec une forme solvatée du diiode (notée I 2 (aq)
pour la distinguer du diiode solide I 2 (s)). L’équilibre s’écrit :
I 2 (s)
=
I 2 (aq).
i
“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 459 — #467
i
i
i
i
i
i
8
Équilibres de solubilité
La notion intuitive de solubilité possède de nombreuses applications quotidiennes. L’usage
des ions fluorure dans les dentifrices donne naissance au composé Ca 5 (PO 4 ) 3 F(s) moins
soluble que l’émail naturel dans les acides comme la salive. L’ingestion de sulfate de
baryum, pourtant éminemment toxique, est réalisée pour améliorer la qualité de radios
intestinales et est justifiée par la très faible solubilité de BaSO 4 (s), ainsi non absorbé par
l’organisme. Ce chapitre permet d’aborder l’existence de l’équilibre hétérogène entre un
solide (précipité) et une espèce en solution, ainsi que les conditions d’existence du solide.
La solubilité subit des influences diverses qui seront développées : effet d’ion commun,
pH et complexation. Une réaction de précipitation (formation de précipité) permet enfin la réalisation de titrages. Plusieurs exemples et détections du point équivalent seront
présentés ainsi qu’une mise en œuvre expérimentale.
1 Équilibre hétérogène en solution aqueuse
1.1 Conditions d’existence d’un solide
Équilibre solide/espèces en solution, nature des espèces dissoutes
Certaines espèces neutres peuvent se révéler peu solubles en solution aqueuse car difficilement solvatées. Un solide (précipité) peut alors apparaître dans le milieu et il s’établit un
équilibre hétérogène entre le solide et des espèces en solution.
Un équilibre hétérogène est un équilibre chimique faisant intervenir plusieurs phases
distinctes.
Lorsque le solide est de nature ionique (AgCl(s), CaSO 4 (s) ou encore Fe(OH) 2 (s)) l’équilibre
met en jeu le solide et les ions constitutifs du précipité en solution tandis que dans le cas d’un
solide moléculaire, l’équilibre met en jeu le solide et l’espèce moléculaire solvatée. À titre
d’exemple, le chlorure de plomb PbCl 2 (s) est en équilibre avec les ions plomb Pb
2+ et les
ions chlorure Cl
– (présents en solution aqueuse) selon :
PbCl 2 (s)
=
Pb
2+ (aq) + 2 Cl− (aq).
Le diiode I 2 (s) est pour sa part en équilibre avec une forme solvatée du diiode (notée I 2 (aq)
pour la distinguer du diiode solide I 2 (s)). L’équilibre s’écrit :
I 2 (s)
=
I 2 (aq).