8.2. Solubilité
203
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit
La transformation dans le sens 1 est la dissolution, la transformation dans le sens 2 est la
précipitation, c’est-à-dire la cristallisation du solide au sein de la solution (cf. § 5.3).
La solubilité s est la concentration du soluté C n A m dans la solution saturée, c’est-à-dire la
concentration maximale de soluté qui peut être dissous à la température considérée. s s’exprime
en concentration molaire (mol.L
–1 ) ou massique (g.L –1 ). Les concentrations ioniques en
découlent :
[C m+ ] = n × s
[A n– ] = m × s
(8.5)
La solubilité est indépendante de la masse de la phase solide en équilibre avec la solution saturée.
Exemple 8.1
La solubilité du carbonate de potassium K 2 CO 3 dans l’eau à 25 °C vaut 8,1 mol.L –1 , alors que
celle du carbonate de calcium CaCO 3 vaut 6,2.10 –5 mol.L –1 . La substitution de l’ion K + (Z = 19)
par Ca
2+
(Z = 20), réduit la solubilité du carbonate d’un facteur supérieur à 10
5
!
z Composés peu solubles. Produit de solubilité
Tel CaCO 3 dans l’exemple 8.1, il existe un certain nombre de sels très peu solubles dans l’eau.
Les plus insolubles constituent les minerais dont l’insolubilité a préservé l’existence dans la croûte
terrestre exposée aux pluies, ruissellements, etc.
Soit l’équilibre 8.4 représentant l’équilibre de solubilité d’un sel C n A m peu soluble. Le produit
de solubilité vrai de C n A m est la constante de cet équilibre écrite avec les activités des espèces. Le
produit de solubilité apparent K s , couramment utilisé, est exprimé avec les concentrations
molaires normalisées ; sa valeur à force ionique nulle (I = 0) est celle du produit de solubilité vrai :
(8.6)
K s dépend de la température et de la force ionique I. K s est souvent formulé sous forme de pK s :
Plus le composé est « insoluble », plus K s est faible, plus la valeur de pK s est élevée.
z Relation entre produit de solubilité et solubilité
En remplaçant [C
m+
] et [A
n– ] dans la formule 8.6 par leurs expressions en fonction de s (relations
8.5), on peut exprimer la solubilité dans l’eau à condition qu’aucune autre réaction ne se superpose
à l’équilibre 8.4 :
K s = n n × m m × s n+m
ou
(8.7)
Lorsque l’ion A
n– est la base d’un couple HA
(n–1)– /A
n– de constante d’acidité K A , le calcul de la
solubilité dans l’eau doit tenir compte de la réaction de protonation de A
n– quand elle n’est pas
K s = [C
m+ ]
n [A
n– ]
m
pK s = –log 10 K s
K s = 10
−pK s
s =
K s
n
n m
m
1 (n+m)
)
(
s =
10
−pK s
n
n m
m
1 (n+m)
( )
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La transformation dans le sens 1 est la dissolution, la transformation dans le sens 2 est la
précipitation, c’est-à-dire la cristallisation du solide au sein de la solution (cf. § 5.3).
La solubilité s est la concentration du soluté C n A m dans la solution saturée, c’est-à-dire la
concentration maximale de soluté qui peut être dissous à la température considérée. s s’exprime
en concentration molaire (mol.L
–1 ) ou massique (g.L –1 ). Les concentrations ioniques en
découlent :
[C m+ ] = n × s
[A n– ] = m × s
(8.5)
La solubilité est indépendante de la masse de la phase solide en équilibre avec la solution saturée.
Exemple 8.1
La solubilité du carbonate de potassium K 2 CO 3 dans l’eau à 25 °C vaut 8,1 mol.L –1 , alors que
celle du carbonate de calcium CaCO 3 vaut 6,2.10 –5 mol.L –1 . La substitution de l’ion K + (Z = 19)
par Ca
2+
(Z = 20), réduit la solubilité du carbonate d’un facteur supérieur à 10
5
!
z Composés peu solubles. Produit de solubilité
Tel CaCO 3 dans l’exemple 8.1, il existe un certain nombre de sels très peu solubles dans l’eau.
Les plus insolubles constituent les minerais dont l’insolubilité a préservé l’existence dans la croûte
terrestre exposée aux pluies, ruissellements, etc.
Soit l’équilibre 8.4 représentant l’équilibre de solubilité d’un sel C n A m peu soluble. Le produit
de solubilité vrai de C n A m est la constante de cet équilibre écrite avec les activités des espèces. Le
produit de solubilité apparent K s , couramment utilisé, est exprimé avec les concentrations
molaires normalisées ; sa valeur à force ionique nulle (I = 0) est celle du produit de solubilité vrai :
(8.6)
K s dépend de la température et de la force ionique I. K s est souvent formulé sous forme de pK s :
Plus le composé est « insoluble », plus K s est faible, plus la valeur de pK s est élevée.
z Relation entre produit de solubilité et solubilité
En remplaçant [C
m+
] et [A
n– ] dans la formule 8.6 par leurs expressions en fonction de s (relations
8.5), on peut exprimer la solubilité dans l’eau à condition qu’aucune autre réaction ne se superpose
à l’équilibre 8.4 :
K s = n n × m m × s n+m
ou
(8.7)
Lorsque l’ion A
n– est la base d’un couple HA
(n–1)– /A
n– de constante d’acidité K A , le calcul de la
solubilité dans l’eau doit tenir compte de la réaction de protonation de A
n– quand elle n’est pas
K s = [C
m+ ]
n [A
n– ]
m
pK s = –log 10 K s
K s = 10
−pK s
s =
K s
n
n m
m
1 (n+m)
)
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10
−pK s
n
n m
m
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