Les 6 facteurs affectant la solubilité principale
Les principaux facteurs qui influent sur la solubilité sont la polarité, l’effet de l’ion commun, la température, la pression, la nature du soluté et les facteurs mécaniques.
La solubilité d'une substance dépend principalement du solvant utilisé, de la température et de la pression. La solubilité d'une substance dans un solvant particulier est mesurée par la concentration de la solution saturée.
Une solution est considérée saturée lorsque l’ajout de soluté supplémentaire n’augmente plus la concentration de la solution.
Le degré de solubilité varie considérablement selon les substances, de l'infiniment soluble (complètement miscible), tel que l'éthanol dans l'eau, à peu soluble, tel que le chlorure d'argent dans l'eau. Le terme "insoluble" est souvent utilisé pour désigner des composés peu solubles (Boundless, SF).
Certaines substances sont solubles en toutes proportions avec un solvant donné, tel que l’éthanol dans l’eau, cette propriété est appelée miscibilité.
Dans diverses conditions, la solubilité à l'équilibre peut être surmontée pour donner une solution appelée sursaturée (solubilité, SF).
Principaux facteurs affectant la solubilité
1- Polarité
Dans la plupart des cas, les solutés se dissolvent dans des solvants de polarité similaire. Les chimistes utilisent un aphorisme populaire pour décrire cette caractéristique des solutés et des solvants: "semblable se dissout comme".
Les solutés non polaires ne se dissolvent pas dans les solvants polaires et inversement (Education en ligne, SF).
2- Effet de l'ion commun
L'effet d'ion commun est un terme qui décrit la diminution de la solubilité d'un composé ionique lorsqu'un sel contenant un ion qui existe déjà dans l'équilibre chimique est ajouté au mélange.
Cet effet s’explique mieux par le principe de Le Châtelier. Imaginez si le sulfate de calcium ionique légèrement soluble, CaSO 4, est ajouté à l'eau. L'équation ionique nette pour l'équilibre chimique résultant est la suivante:
CaSO4 (s) ⇌Ca2 + (aq) + SO42- (aq)
Le sulfate de calcium est légèrement soluble. À l'équilibre, la majeure partie du calcium et du sulfate existe sous forme solide de sulfate de calcium.
Supposons que le composé ionique soluble sulfate de cuivre (CuSO 4 ) ait été ajouté à la solution. Le sulfate de cuivre est soluble; Par conséquent, son seul effet important dans l’équation ionique nette est l’ajout de plus d’ions sulfate (SO 4 2-).
CuSO4 (s) ⇌Cu2 + (aq) + SO42- (aq)
Des ions sulfate de cuivre-sulfate dissociés sont déjà présents (communs à) dans le mélange à partir de la légère dissociation du sulfate de calcium.
Par conséquent, cette addition d'ions sulfate souligne l'équilibre précédemment établi.
Le principe de Le Chatelier stipule que l'effort supplémentaire de ce côté du produit d'équilibre entraîne un changement d'équilibre vers le côté des réactifs afin d'atténuer cette nouvelle tension.
En raison de l'évolution vers le côté réactif, la solubilité du sulfate de calcium légèrement soluble est encore réduite (Erica Tran, 2016).
3- température
La température a un effet direct sur la solubilité. Pour la plupart des solides ioniques, l'augmentation de la température augmente la vitesse à laquelle la solution peut être préparée.
Lorsque la température augmente, les particules du solide se déplacent plus rapidement, ce qui augmente les risques d'interaction avec davantage de particules du solvant. Cela se traduit par une augmentation de la vitesse à laquelle une solution se produit.
La température peut également augmenter la quantité de soluté pouvant être dissoute dans un solvant. En règle générale, lorsque la température augmente, plus de particules de soluté se dissolvent.
Par exemple, lorsque du sucre de table est ajouté à de l’eau, il est facile de préparer une solution. Lorsque cette solution est chauffée et que du sucre continue à être ajouté, il s'avère que de grandes quantités de sucre peuvent être ajoutées alors que la température continue d'augmenter.
En effet, à mesure que la température augmente, les forces intermoléculaires peuvent se décomposer plus facilement, ce qui permet d'attirer davantage de particules de soluté vers les particules de solvant.
Il existe cependant d'autres exemples dans lesquels l'augmentation de la température a très peu d'effet sur la quantité de soluté pouvant être dissoute.
Le sel de table en est un bon exemple: vous pouvez dissoudre presque la même quantité de sel de table dans de l'eau glacée que dans de l'eau bouillante.
Pour tous les gaz, à mesure que la température augmente, la solubilité diminue. La théorie moléculaire cinétique peut être utilisée pour expliquer ce phénomène.
À mesure que la température augmente, les molécules de gaz se déplacent plus rapidement et peuvent s'échapper du liquide. La solubilité du gaz diminue alors.
En regardant le graphique suivant, le gaz ammoniac, NH3, montre une forte diminution de la solubilité lorsque la température augmente, alors que tous les solides ioniques présentent une augmentation de la solubilité lorsque la température augmente (CK-12 Foundation, SF) .
4- pression
Le deuxième facteur, la pression, affecte la solubilité d'un gaz dans un liquide mais jamais d'un solide qui se dissout dans un liquide.
Lorsque la pression est appliquée à un gaz situé au-dessus de la surface d'un solvant, celui-ci se déplace vers le solvant et occupe une partie des espaces entre les particules de solvant.
Un bon exemple est la soude carbonatée. La pression est appliquée pour forcer les molécules de CO2 dans la soude. Le contraire est également vrai. Lorsque la pression du gaz diminue, la solubilité de ce gaz diminue également.
Lorsqu'une canette de boisson gazeuse est ouverte, la pression dans la soude diminue, de sorte que le gaz commence immédiatement à sortir de la solution.
Le dioxyde de carbone stocké dans la soude est libéré et vous pouvez voir l'effervescence à la surface du liquide. Si vous laissez une canette de soda ouverte pendant un certain temps, vous remarquerez peut-être que la boisson devient plate en raison de la perte de dioxyde de carbone.
Ce facteur de pression de gaz est exprimé dans la loi de Henry. La loi de Henry stipule que, à une température donnée, la solubilité d'un gaz dans un liquide est proportionnelle à la pression partielle du gaz sur le liquide.
Un exemple de la loi de Henry se produit dans la plongée. Quand une personne plonge dans les eaux profondes, la pression augmente et davantage de gaz se dissolvent dans le sang.
En plongeant dans une eau profonde, le plongeur doit revenir à la surface de l'eau très lentement pour permettre à tous les gaz dissous de sortir du sang très lentement.
Si une personne monte trop rapidement, une urgence médicale peut survenir en raison des gaz qui laissent le sang trop rapidement (Papapodcasts, 2010).
5- Nature du soluté
La nature du soluté et du solvant et la présence d'autres composés chimiques dans la solution ont une incidence sur la solubilité.
Par exemple, vous pouvez dissoudre une plus grande quantité de sucre dans l'eau que de sel dans l'eau. Dans ce cas, on dit que le sucre est plus soluble.
L'éthanol dans l'eau est complètement soluble entre eux. Dans ce cas particulier, le solvant sera le composé en plus grande quantité.
La taille du soluté est également un facteur important. Plus les molécules de soluté sont grosses, plus leur poids moléculaire et leur taille sont grandes. Il est plus difficile que les molécules de solvant entourent des molécules plus grosses.
Si tous les facteurs susmentionnés sont exclus, on peut trouver une règle générale selon laquelle les plus grosses particules sont généralement moins solubles.
Si la pression et la température sont les mêmes qu'entre deux solutés de même polarité, celui qui contient des particules plus petites est généralement plus soluble (facteurs affectant la solubilité, SF).
6- Facteurs mécaniques
Contrairement à la vitesse de dissolution, qui dépend principalement de la température, la vitesse de recristallisation dépend de la concentration de soluté à la surface du réseau cristallin, qui est favorisée lorsqu'une solution est immobile.
Par conséquent, l'agitation de la solution évite cette accumulation, maximisant la dissolution. (astuces de saturation, 2014).
