Science et technologie s1018

La solubilité

La solubilité représente la quantité maximale de soluté que l’on peut dissoudre dans un solvant à une température donnée. Une fois cette quantité atteinte, on dit que la solution est saturée.

Lorsqu’un soluté a la propriété de se dissoudre dans un solvant, on dit de ce soluté qu’il est soluble.

Comme il a été mentionné ci-haut, une solution est dite saturée lorsqu’on ne peut plus y dissoudre de soluté. Il est donc possible d'observer, en laboratoire, une solution saturée lorsqu’un dépôt de soluté solide au fond de la solution est visible. Ainsi, le solvant a dissous la quantité maximale de soluté qu’il pouvait.

Lorsqu'on fait un chocolat chaud, on utilise de l'eau (le solvant), la poudre de chocolat (le soluté) pour produire une solution (le chocolat chaud). Si une trop grande quantité de poudre de chocolat est versée dans l'eau, il en restera au fond de la tasse. La solubilité s’exprime généralement en grammes pour 100 ml d’eau (g/100ml). Puisque la masse volumique de l’eau est de 1 g/ml, on peut aussi exprimer la solubilité en g/100 g d’eau. Il arrive parfois que la solubilité soit exprimée en g/L ou en mol/L.

Sachant que la solubilité du chlorure de lithium est de 45,4 g/100 ml lorsque la température est 20 °C, quelle quantité de sel peut être dissoute dans 25 ml d'eau avant d'obtenir une solution saturée?

Il est possible de déterminer la quantité de sel par produit croisé.
|\displaystyle \frac {45,4 g}{100 ml} = \frac {x}{25 ml}|
|\displaystyle x = \frac {45,4 g \times 25 ml}{100 ml}|
|x = 11,35 g|

La quantité de sel pouvant être mélangée avec l'eau avant d'obtenir une solution saturée est 11,35 g.

Il y a sursaturation lorsque la solution obtenue a une plus grande concentration que la solution saturée.

Voici quelques constantes de solubilité pour des substances solides à 20 °C.

Constante de solubilité pour des substances solides à 20 °C

​Substance​Formule chimique
​Solubilité à 20 °C
(g/100 ml d'eau)
Chlorure de lithium
​|LiCl|​45,4
​Chlorure de potassium
​|KCl|​34,4
​Chlorure de sodium
​|NaCl|​35,7
​Dichlorure de baryum
​|BaCl_{2}|​36,0
​Dichlorure de calcium
​|CaCl_{2}|​42,5
​Dichlorure de nickel
​|NiCl_{2}|​64,2
​Glucose​|C_{6}H_{12}O_{6}|​100
Hydroxyde de sodium​​|NaOH|​111,1
​Nitrate de baryum
​|Ba(NO_{3})_{2}|​8,70
​Nitrate de lithium
​|LiNO_{3}|​43,0
​Nitrate de potassium
​|KNO_{3}|​35,7
​Sulfate de cuivre
​|CuSO_{4}|​22,0

L’effet de la température sur la solubilité

La solubilité d’une substance dépend de la température du solvant. Lorsqu'un soluté solide est utilisé, la solubilité augmente si la température de la solution augmente. En effet, il sera plus facile de dissoudre du sel de table dans 100 ml d’eau chaude que dans 100 ml d’eau froide.

Toutefois, lorsqu'un soluté gazeux est utilisé, la solubilité diminue si la température de la solution augmente. La quantité de dioxygène sera plus grande si le solvant est l'eau froide.

Pour connaître la solubilité d’une substance, il faut utiliser des graphiques de solubilité. Le graphique suivant représente la solubilité du bromure d’ammonium |(NH_{4}Br)| en fonction de la température.

Solubilité du bromure d'ammonium en fonction de la température

​Température
(°C)
​Solubilité
(g / 100 ml d'eau)
​0​60,6
​10​68,0
​20​75,5
​30​83,2
​40​91,1
​50​99,2
​60​107,8
​70​116,8
​80​126,0
​90​135,6
​100​145,6

s1018i1.JPG

En consultant le graphique, on remarque qu’à 80 °C, il est possible de dissoudre 126 g de bromure d’ammonium dans 100 ml d’eau. Par contre, à une température moins élevée, par exemple à 20 °C, seulement 75,5 g de soluté pourrait être dissous.

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