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“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 475 — #483
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INFLUENCE DU PH SUR LA SOLUBILITÉ
pH limite d’existence de Fe(OH) 3 (s)
Envisageons ainsi une solution limpide d’ions Fe 3+ associés à des contre-ions nitrate NO
–
3
(la concentration de la solution est égale à c 0 = 10 −2 mol·L −1 ). Le pH est fixé par l’utilisation d’une solution tampon adéquate à la valeur pH = 1, 0 (à 298 K). Une solution de
soude est ajoutée (on néglige la variation de volume). Déterminer le pH limite d’existence
du solide Fe(OH) 3 (s) connaissant la valeur du pK s associé à 298 K : pK s (Fe(OH) 3 ) = 38.
Exprimer la solubilité de Fe(OH) 3 (s) en fonction du pH.
Réponse :
La première particule de précipité Fe(OH) 3 (s) apparaît lorsque le produit de solubilité est
vérifié : K s = 10 −38 = [Fe
3+ ]
K 3
e
h 3 et donc : pH = 2, 0. Le précipité apparaît dès pH = 2, 0.
Le diagramme d’existence prend la forme présentée ci-dessous.
pH
2,0
Fe(OH) 3 (s) existe
Solution limpide
Fe 3+ seul
Pour pH > 2, la solubilité est définie par : s = [Fe
3+ ] =
K s
K 3
e
h 3 ; ainsi : ps = − log
K s
K 3
e
+ 3pH.
La solubilité du solide augmente lorsque le pH diminue, ce qui est en accord avec la loi de
modération. Au-dessous de pH = 2, 0 la dissolution du solide est totale.
Exercice résolu
Diagramme d’existence du précipité d’hydroxyde amphotère
La situation est moins simple que dans le premier cas de diagramme d’existence étudié précédemment : le problème réside dans la redissolution possible du précipité en milieu basique
(par ajout d’un excès d’ions hydroxyde HO
– ). Le pK s de Al(OH) 3 (s) est égal à 32 et la
constante globale de formation du complexe [Al(OH) 4 ] – est β 4 = 10 34 .
Considérons le système contenant des ions Al
3+ en milieu très acide (concentration c 0 =
10 −2 mol·L −1 ). Une solution contenant des ions hydroxyde HO
– est ajoutée sans variation de
volume. Dans un premier temps l’introduction des ions hydroxyde se traduit par la formation
du précipité Al(OH) 3 (s) par la réaction quantitative :
Al
3+
+ 3 HO
−
=
Al(OH) 3 (s).
Si l’ajout de base est poursuivi, la redissolution du précipité est rendue possible selon la
réaction :
Al(OH) 3 (s) + HO
−
=
[Al(OH) 4 ]
−
de constante d’équilibre K ◦
T = K s β 4 = 10 2 . Lorsqu’apparaît la première particule de solide
Al(OH) 3 (s), le produit de solubilité est vérifié, c’est-à-dire :
K s = 10
−32 = [Al
3+ ][HO
− ]
3 = 10
−2 ω
3 .
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INFLUENCE DU PH SUR LA SOLUBILITÉ
pH limite d’existence de Fe(OH) 3 (s)
Envisageons ainsi une solution limpide d’ions Fe 3+ associés à des contre-ions nitrate NO
–
3
(la concentration de la solution est égale à c 0 = 10 −2 mol·L −1 ). Le pH est fixé par l’utilisation d’une solution tampon adéquate à la valeur pH = 1, 0 (à 298 K). Une solution de
soude est ajoutée (on néglige la variation de volume). Déterminer le pH limite d’existence
du solide Fe(OH) 3 (s) connaissant la valeur du pK s associé à 298 K : pK s (Fe(OH) 3 ) = 38.
Exprimer la solubilité de Fe(OH) 3 (s) en fonction du pH.
Réponse :
La première particule de précipité Fe(OH) 3 (s) apparaît lorsque le produit de solubilité est
vérifié : K s = 10 −38 = [Fe
3+ ]
K 3
e
h 3 et donc : pH = 2, 0. Le précipité apparaît dès pH = 2, 0.
Le diagramme d’existence prend la forme présentée ci-dessous.
pH
2,0
Fe(OH) 3 (s) existe
Solution limpide
Fe 3+ seul
Pour pH > 2, la solubilité est définie par : s = [Fe
3+ ] =
K s
K 3
e
h 3 ; ainsi : ps = − log
K s
K 3
e
+ 3pH.
La solubilité du solide augmente lorsque le pH diminue, ce qui est en accord avec la loi de
modération. Au-dessous de pH = 2, 0 la dissolution du solide est totale.
Exercice résolu
Diagramme d’existence du précipité d’hydroxyde amphotère
La situation est moins simple que dans le premier cas de diagramme d’existence étudié précédemment : le problème réside dans la redissolution possible du précipité en milieu basique
(par ajout d’un excès d’ions hydroxyde HO
– ). Le pK s de Al(OH) 3 (s) est égal à 32 et la
constante globale de formation du complexe [Al(OH) 4 ] – est β 4 = 10 34 .
Considérons le système contenant des ions Al
3+ en milieu très acide (concentration c 0 =
10 −2 mol·L −1 ). Une solution contenant des ions hydroxyde HO
– est ajoutée sans variation de
volume. Dans un premier temps l’introduction des ions hydroxyde se traduit par la formation
du précipité Al(OH) 3 (s) par la réaction quantitative :
Al
3+
+ 3 HO
−
=
Al(OH) 3 (s).
Si l’ajout de base est poursuivi, la redissolution du précipité est rendue possible selon la
réaction :
Al(OH) 3 (s) + HO
−
=
[Al(OH) 4 ]
−
de constante d’équilibre K ◦
T = K s β 4 = 10 2 . Lorsqu’apparaît la première particule de solide
Al(OH) 3 (s), le produit de solubilité est vérifié, c’est-à-dire :
K s = 10
−32 = [Al
3+ ][HO
− ]
3 = 10
−2 ω
3 .
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