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“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 472 — #480
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CHAPITRE 8 – ÉQUILIBRES DE SOLUBILITÉ
Étape 1 : exprimer la solubilité s de deux façons différentes (avec des bilans séparés sur les
anions et sur les cations). Considérons une solution saturée en CaCO 3 (s), la totalité du solide
passé en solution se retrouve sous forme d’ions Ca
2+ d’une part et sous forme carbonique
(CO
2–
3 , HCO
–
3 et H 2 CO 3 ) d’autre part. Ainsi :
s = [Ca
2+ ] = [CO
2−
3 ] + [HCO
−
3 ] + [H 2 CO 3 ].
Étape 2 : utiliser la constante d’équilibre K s et les constantes d’acidité pour exprimer s(h).
La méthode utilisée est identique à celle employée pour AgCH 3 COO(s) : la concentration en
ions carbonate s’exprime à l’aide de la constante d’équilibre K s par :
[CO
2−
3 ] =
K s
[Ca
2+ ]
=
K s
s
.
Les concentrations [HCO
−
3 ] et [H 2 CO 3 ] peuvent s’écrire en fonction de [CO
2−
3 ], h et des
constantes d’acidité K A1 et K A2 . Il vient alors le résultat :
s = [CO
2−
3 ] + [HCO
−
3 ] + [H 2 CO 3 ] =
K s
1 +
h
K A2
+
h 2
K A1 K A2
.
Il est possible de simplifier le problème en envisageant trois domaines de pH.
Si pH > pK A2 + 1, alors l’équilibre de solubilité s’écrit :
CaCO 3 (s)
=
Ca
2+
+ CO
2−
3
et : s ≈ [CO
2−
3 ]. Ainsi l’utilisation des constantes d’équilibre conduit à :
ps =
1
2
pK s = 4, 15.
Dans la zone de pH comprise entre pK A2 − 1 et pK A1 + 1 l’ion HCO
–
3 prédomine et l’équilibre
de solubilité s’écrit :
CaCO 3 (s) + H 2 O
=
Ca
2+
+ HCO
−
3
+ HO
− .
Nous avons privilégié l’écriture de la réaction de solubilisation du carbonate de calcium en milieu basique (fournissant des ions HO
– ) plutôt que l’écriture en milieu
acide du type :
CaCO 3 (s) + H +
=
Ca
2+
+ HCO
−
3
à cause de la valeur du pH, compris entre 7,4 et 9,3.
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