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Chimie · Glossaire

Qu'est-ce que « Produit de solubilité » ?

Définition 11.1 Chimie universitaire — 1re année · Chapitre 11 — Précipitation et solubilité

Le produit de solubilité KsK_s d’un solide ionique MaXb\mathrm{M}_a\mathrm{X}_b est la constante d’équilibre de sa dissolution en ses ions,

MaXb(s)⇌a Mm++b Xx−,Ks=[Mm+]eq a [Xx−]eq b,pKs=−log⁡Ks,\mathrm{M}_a\mathrm{X}_b\mathrm{(s)} \rightleftharpoons a\,\mathrm{M}^{m+} + b\,\mathrm{X}^{x-}, \qquad K_s = [\mathrm{M}^{m+}]_{\mathrm{eq}}^{\,a}\,[\mathrm{X}^{x-}]_{\mathrm{eq}}^{\,b}, \qquad \mathrm{p}K_s = -\log K_s ,

l’activité du solide valant 1. Comme toute constante d’équilibre, il ne dépend que de la température.

Un cristal de chlorure d’argent dans sa solution saturée. Des ions quittent la surface (dissolution) et d’autres sont captés (précipitation) à la même vitesse, de sorte que [ Ag+][ Cl-] reste égal à K_s. Les ions argent sont dessinés plus petits que les ions chlorure, comme ils le sont réellement.
Un cristal de chlorure d’argent dans sa solution saturée. Des ions quittent la surface (dissolution) et d’autres sont captés (précipitation) à la même vitesse, de sorte que [AgX+][ClX−][\ce{Ag+}][\ce{Cl-}] reste égal à KsK_s. Les ions argent sont dessinés plus petits que les ions chlorure, comme ils le sont réellement.
solidepKs\mathrm{p}K_ssolidepKs\mathrm{p}K_s
AgCl\ce{AgCl}9.75Ca(OH)X2\ce{Ca(OH)2}5.33
AgBr\ce{AgBr}12.27Mg(OH)X2\ce{Mg(OH)2}11.25
AgI\ce{AgI}16.07Fe(OH)X2\ce{Fe(OH)2}16.31
AgX2CrOX4\ce{Ag2CrO4}11.95Zn(OH)X2\ce{Zn(OH)2}16.38
BaSOX4\ce{BaSO4}9.97Fe(OH)X3\ce{Fe(OH)3}38.55
CaCOX3\ce{CaCO3} (calcite)8.30Al(OH)X3\ce{Al(OH)3} (gibbsite)34.75
CaFX2\ce{CaF2}9.84
Produits de solubilité à 25 ∘C25\,{}^{\circ}\mathrm{C}, calculés à partir des enthalpies libres standard de formation des solides et des ions en solution aqueuse. Constantes de formation utilisées dans ce chapitre (Section 11.5) : log⁡β4=14.45\log\beta_4 = 14.45 pour Zn(OH)X4X2−\ce{Zn(OH)4^2-}, 33.52 pour Al(OH)X4X−\ce{Al(OH)4-}, et log⁡β1=11.82\log\beta_1 = 11.82 pour FeOHX2+\ce{FeOH^2+}.

Exemples

Exemple 11.6 (Chlorure d’argent et chromate d’argent)

Chlorure d’argent : s=10−9.75/2=1.3×10−5 mol/Ls = 10^{-9.75/2} = 1.3 \times 10^{-5}\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}, soit 1.9 mg/L1.9\,\mathrm{mg}/\mathrm{L} avec M=143.4 g/molM = 143.4\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}. Chromate d’argent AgX2CrOX4\ce{Ag2CrO4} (pKs=11.95\mathrm{p}K_s = 11.95) : s=(10−11.95/4)1/3=6.6×10−5 mol/Ls = (10^{-11.95}/4)^{1/3} = 6.6 \times 10^{-5}\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}. Le chromate a le plus petit KsK_s et pourtant il est cinq fois plus soluble. On ne peut comparer directement les produits de solubilité qu’entre solides de même type de formule.

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