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Universit Pierre-et-Marie-CuriePiti-Salptrire

Facult de Mdecine Pierre-et-Marie-CuriePCEM 1Support de cours CHIMIE GENERALE CHAPITRE VII - EQUILIBRES DE SOLUBILITEProfesseur Antoine GEDEON Professeur Ariel de KOZAK(mise jour : 26 mai 2008) 1

CHAPITRE VII EQUILIBRES DE SOLUBILITE1. Solubilit et produit de solubilit. Certains sels ou hydroxydes sont peu solubles dans leau : AgCl ; PbCl2 ; BaSO4 ; Al(OH)3 ; Ca(OH)2 ; Ag(OH) ... On parle alors dun quilibre de dissolution o deux phases coexistent : la phase aqueuse qui contient les ions solvats dissous et la phase solide. Solubilit s (en mol.L1) : nombre maximal de moles dun sel pouvant tre dissoutes dans un litre deau. On obtient alors une solution sature si on ajoute du solide : la solubilit reste inchange. eau + Ag(aq) + Cl(aq) Exemple : AgCl(solide) La constante de cet quilibre scrit : a + .a Ag Cl Ks = do : Ks = a + . a car aAgCl (s ) = 1 Ag Cl a AgCl (solide ) soitK s = [Ag + ]q. [Cl ]q.

avec C = 1 mol.L1

produit de solubilit constante de lquilibre de dissolution Ks varie uniquement avec T (loi de Van tHoff)2

Ks (AgCl) = 1,8.1010 25C

Condition de formation dun prcipit :

Ag+, NO3

2 K+, CrO421 -12 2 Ag+(aq) + CrO4(aq)

Ag2 CrO4(solide)

+ 2 2 Ks = [Ag ]q. [CrO4 ]q.- Si :

= 2.10

2

[Ag + ]2 [CrO2 ] < Ks 4 pas de formation de prcipit

- Si :

[Ag ] [CrO4 ] Ks Ag2CrO4 prcipite3

+ 2

2

2. Relation entre Ks et s Exemple 1 : AgCl(solide)1 -1

Ag+(aq) + Cl(aq) 0 0

t=0 no tquilibre (no s )solide

s

s

dans un litre de solution

Ks = [Ag+ ]q.[Cl ]q. = s2 s = Ks soitExemple 2 : t=0 tquilibre Al(OH)3(solide) no (no s)1 -1

s = 1,8.10 10 = 1,3.10 5 mol.L1

Al3+(aq) + 3 OH(aq) 0 s 0 3s dans un litre de solution

Ks = [Al ]q. [OH ]q. = s (3s) = 27 s = 3.10 Ks s= 27 1 / 4 3.10 34 1/ 4 = = 1,8.109 mol.L1 27

3+

3

3

4

34

4

3. Effet de laddition dun ion commun sur la solubilit. Soit un litre dune solution sature de AgCl : AgCl(s)1 -1

Ag+(aq) + Cl(aq)

A cette solution on ajoute des ions Cl sous forme de NaCl solide (le volume reste 1 L). Daprs le principe de modration de Le Chtelier, lquilibre se dplace dans le sens 1 vers la formation de AgCl(s) la solubilit de AgCl en prsence de NaCl va DIMINUER. Exemple : si on ajoute 102 mole de NaCl solide AgCl(solide) t=0 tquilibre no (no s)1 -1

Ag+(aq) + Cl(aq) 0 s 102 (102 + s)

Ks = [Ag+ ]q.[Cl ]q. = s'(10 2 + s' )Or on a vu que dans leau la solubilit s de (AgCl) = 1,3.105 mol.L1. Puisque s < s , on peut ngliger s devant 102 Do :

K s = s'.10

2

s' =

10 2

Ks

=

1,8.10 10 10 2

= 1,8.10 8 mol.L15

4. Influence du pH Solubilit de Mg (OH)2 dans un litre deau. Mg(OH)2(solide) t=0 no tquilibre (nos)1 -1

Mg2+(aq) + 2 OH(aq) 0 s 0 2s

A toute variation du pH variation de [OH]

Ks = [MgKs = [Mg

2+

]q [OH ]q = 1,5.10 2 2

2

11modification de la solubilit de lhydroxyde Mg(OH)2Comment volue la solubilit de Mg(OH)2 dans un milieu moins basique ? Si pH [OH] lquilibre de dissolution de Mg(OH)2 se dplace dans le sens 1 vers la dissolution de Mg(OH)2 la solubilit augmente. pH [OH] s > s

2+

]q [OH ]q = s (2s) = 4 s1/ 3

3

K s= s 4

= 1,6.10 4 mol.L1

[OH ] ~ 2s = 3,2 10 4 mol.L-1Le milieu est basique (prsence dions OH ). Les ions H3O+ et OH provenant de lautodissociation de leau sont en quantits ngligeables (Ke = [H3O+][OH] = 1014) Soit : pH = 14 + log [OH ] = 10,5

do s = 1,5.101 mol.L-1

A pH = 9 [OH] = 105 Ks= s.(105)26

Autre exemple : - Calculer la solubilit du sulfate de baryum BaSO4 solide dans 1 L deau. - Comment volue la solubilit de BaSO4 dans une solution dacide chlorhydrique HCl ? Ks (BaSO4) = 1010 Dans leau : t=0 tquilibre BaSO4(s) no no s21 -1

Ba (aq) + SO 4(aq)

2+

2

0 s10

0 s s = 10 5 mol .L1

Ks = [Ba

2+

]q [SO4 ]q = s = 10

2

BaSO4 dans HCl :

HCl + H 2O H 3O + + Cl

Les ions H3O+ vont ragir avec SO 2 (base faible) selon la raction : 4

H 3O + SO 4

+

2

HSO 4 + H 2O7

La concentration des ions SO 2 diminue dplacement de lquilibre de solubilit 4 dans le sens 1 la solubilit augmente s > s