Sciences physiques et chimiques en laboratoire (STL) · Terminale · Chimie et développement durable
Solubilité, produit de solubilité et conductimétrie
Dissoudre, précipiter, conduire.
En bref
Un sel ne se dissout jamais « à l’infini » : au-delà d’une limite, il reste du solide au fond.
Un sel ne se dissout jamais « à l’infini » : au-delà d’une limite, il reste du solide au fond. Cette limite se calcule, et la conductimétrie permet de la mesurer.
Quotient de réaction et constante d’équilibre
Pour la dissolution AgCl(s) ⇌ Ag⁺(aq) + Cl⁻(aq), le quotient de réaction s’écrit (le solide n’y figure pas) :
Qr = [Ag⁺] × [Cl⁻] (concentrations en mol/L divisées par 1 mol/L)
À l’équilibre, Qr prend une valeur fixe à une température donnée : la constante de solubilité Ks. On utilise aussi pKs = − log Ks.
Sens d’évolution spontanée
| Situation | Conclusion |
|---|---|
| Qr < Ks | la solution n’est pas saturée : le solide se dissout encore |
| Qr = Ks | équilibre : solution saturée |
| Qr > Ks | il se forme un précipité jusqu’à Qr = Ks |
Solubilité
La solubilité s est la quantité maximale de soluté dissous par litre de solution. Pour AgCl, [Ag⁺] = [Cl⁻] = s, donc Ks = s², soit s = √Ks.
AgCl : Ks = 1,8 × 10⁻¹⁰ donc s ≈ 1,3 × 10⁻⁵ mol/L
- Un ion commun (du Cl⁻ ajouté) diminue la solubilité.
- Les hydroxydes métalliques précipitent à des pH différents : on peut séparer des ions en fixant le pH (précipitation sélective).
- En général Ks augmente avec la température : on recristallise en refroidissant une solution chaude saturée.
Conductivité
Une solution conduit le courant grâce à ses ions. La conductance G (en siemens) est mesurée par une cellule ; la conductivité σ (S/m) ne dépend que de la solution : σ = k × G, k étant la constante de cellule.
La loi de Kohlrausch relie σ aux concentrations des ions :
σ = Σ λᵢ [Xᵢ] (λ en S·m²/mol, concentrations en mol/m³)
Les ions H₃O⁺ et HO⁻ ont des conductivités molaires ioniques bien plus grandes que les autres ions.
Deux usages au laboratoire
- Dosage par étalonnage : en solution diluée, σ est proportionnelle à la concentration ; on trace σ = f(c) et on lit la concentration inconnue.
- Titrage conductimétrique : on suit σ en fonction du volume versé. La courbe est formée de segments de droite ; l’équivalence est au point où la pente change.
Exemple travaillé : titrage des ions chlorure par Ag⁺
Avant l’équivalence, chaque Cl⁻ qui précipite est remplacé par un NO₃⁻ (apporté avec Ag⁺) de conductivité voisine un peu plus faible : σ diminue légèrement. Après l’équivalence, Ag⁺ et NO₃⁻ s’accumulent : σ augmente nettement. L’intersection des deux droites donne V_E, et c(Cl⁻) × V₀ = c(Ag⁺) × V_E.
Dans Kohlrausch, les concentrations sont en mol/m³ : 1 mol/L = 1 000 mol/m³.
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6 questions pour vérifier
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1.Le quotient de réaction de la dissolution de AgCl(s) s’écrit…
2.Si Qr > Ks, que se passe-t-il ?
3.Pour AgCl, Ks = 1,8 × 10⁻¹⁰. La solubilité vaut environ…
4.Ajouter des ions chlorure à une solution saturée de AgCl…
5.La constante de cellule k relie…
6.Dans la loi de Kohlrausch, les concentrations s’expriment en…
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