Facteurs influençant la solubilité | Physique-Chimie Seconde
Introduction
Découvrez les facteurs qui influencent la dissolution des substances
Définition de la solubilité
Qu'est-ce que la solubilité ?
La solubilité est la capacité d'une substance (le soluté) à se dissoudre dans un solvant pour former une solution homogène.
Elle est exprimée par la quantité maximale de soluté pouvant être dissoute dans une quantité donnée de solvant à une température et une pression précises.
Effet de la température
Influence de la température
En général, la solubilité des solides dans les liquides augmente avec la température.
Lorsque la température augmente, l'énergie cinétique des molécules augmente, facilitant la dissolution.
- Sucre dans l'eau : solubilité augmente avec la température
- Sel de table (NaCl) : augmentation modérée avec la température
- Ca(OH)₂ : solubilité diminue avec la température (exception)
Effet de la pression
Influence de la pression
La pression a un effet très important sur la solubilité des gaz dans les liquides.
La solubilité des gaz augmente avec la pression (Loi de Henry).
Où S est la solubilité, k_H est la constante de Henry, et P est la pression.
La pression a peu d'effet sur la solubilité des solides dans les liquides.
Les volumes molaires des solides et des solutions sont très proches.
Nature du soluté et du solvant
Polarité et compatibilité
Les substances polaires se dissolvent bien dans les solvants polaires.
Les substances apolaires se dissolvent bien dans les solvants apolaires.
Exemples : sel (polaire) se dissout dans l'eau (polaire) mais pas dans l'huile (apolare).
- 1 Solvants polaires : eau, alcool
- 2 Solvants apolaires : huile, cyclohexane
- 3 Solutés ioniques : NaCl, KNO₃
- 4 Solutés moléculaires : sucre, alcool
Effet de la concentration
Concentration et solubilité
Une solution saturée contient la quantité maximale de soluté dissous possible.
Au-delà de cette limite, le soluté précipite ou reste non dissous.
- 1 Mesurée à température et pression constantes
- 2 Exprimée en g/L ou mol/L
- 3 Caractéristique d'un couple soluté/solvant
Effet du pH
Influence du pH
Le pH peut affecter la solubilité des composés acido-basiques.
Les sels d'acides faibles sont plus solubles dans les milieux acides.
Exemple : CaCO₃ (carbonate de calcium) est plus soluble dans l'acide chlorhydrique.
CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂
Le carbonate de calcium insoluble devient soluble sous forme de chlorure de calcium.
Effet de l'agitation
Agitation et dissolution
L'agitation accélère la dissolution mais ne change pas la solubilité maximale.
Elle favorise le contact entre le soluté et le solvant.
Elle permet de renouveler la surface de contact.
- 1 L'agitation diminue la couche de saturation autour des cristaux
- 2 Elle favorise le transport des ions/molécules dissous
- 3 Elle réduit le temps nécessaire pour atteindre l'équilibre
Exercice 1 : Température et solubilité
Problème de solubilité
À 20°C, la solubilité du chlorure de sodium (NaCl) dans l'eau est de 360 g/L.
1. Quelle masse de NaCl peut-on dissoudre dans 250 mL d'eau à cette température ?
2. Que se passe-t-il si on chauffe la solution ?
Solution exercice 1
Correction détaillée
Données : solubilité = 360 g/L, volume = 250 mL = 0.25 L
Masse maximale dissolvable = 360 g/L × 0.25 L = 90 g
Donc on peut dissoudre 90 g de NaCl dans 250 mL d'eau à 20°C.
En chauffant la solution, la solubilité du NaCl augmente légèrement.
On pourra donc dissoudre une quantité supplémentaire de NaCl.
Le taux d'augmentation est modéré pour le NaCl.
Exercice 2 : Pression et gaz
Solubilité des gaz
Expliquer pourquoi les boissons gazeuses perdent leur gaz quand on les ouvre.
Comment la température influence-t-elle ce phénomène ?
Solution exercice 2
Correction détaillée
Quand on ouvre une bouteille de boisson gazeuse, la pression diminue brusquement.
La solubilité du CO₂ diminue selon la loi de Henry (S = k_H × P).
Le CO₂ dissous se libère sous forme de bulles.
À température plus élevée, la solubilité du CO₂ diminue davantage.
Les boissons chaudes ou laissées à température ambiante dégazent plus vite.
C'est pourquoi les boissons gazeuses doivent être conservées au frais.
Applications industrielles
Utilisations pratiques
La solubilité influence la biodisponibilité des principes actifs.
On peut modifier la solubilité par changement de pH ou formulation spéciale.
Des solvants co-solveurs sont souvent utilisés.
- 1 Précipitation contrôlée par variation de pH
- 2 Extraction par solvants appropriés
- 3 Cristallisation fractionnée
Synthèse des facteurs
Points clés
- Augmente généralement la solubilité des solides
- Diminue la solubilité des gaz
- Exception : certains composés comme Ca(OH)₂
- Très importante pour les gaz (loi de Henry)
- Faible effet sur les solides et liquides
- "Similia similibus solvuntur"
- Compatibilité des polarités
Conclusion
Félicitations !
Continuez à pratiquer pour renforcer vos compétences