Comment déterminer la solubilité?

L'équation est la constante de solubilité du produit, qui peut être trouvée pour les 2 ions dans un tableau de solubilité.

La solubilité est utilisée en chimie pour décrire les propriétés d'un composé solide qui est mélangé et se dissout complètement dans un fluide sans laisser de particules non dissoutes. Seuls les composés ioniques (chargés) sont solubles. Pour des raisons pratiques, mémoriser quelques règles ou se référer à une liste d'entre elles suffit pour vous dire si la plupart des composés ioniques resteront solides lorsqu'ils sont tombés dans l'eau, ou si une quantité importante se dissoudra. En réalité, un certain nombre de molécules se dissoudront même si vous ne pouvez pas voir le changement, donc pour des expériences précises, vous devrez peut-être savoir comment calculer cette quantité.

Méthode 1 sur 2: utiliser des règles rapides

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En savoir plus sur les composés ioniques. Chaque atome a normalement un certain nombre d'électrons, mais parfois ils ramassent un électron supplémentaire ou en perdent un par un processus connu sous le nom de transfert d'électrons. Le résultat est un ion, qui a une charge électrique. Lorsqu'un ion avec une charge négative (un électron supplémentaire) rencontre un ion avec une charge positive (il manque un électron), ils se lient comme les extrémités négative et positive de 2 aimants. Le résultat est un composé ionique.
- Les ions avec des charges négatives sont appelés anions, tandis que les ions avec des charges positives sont des cations.
- Normalement, le nombre d'électrons dans un atome est égal au nombre de protons, annulant les charges électriques.
2
Comprendre la solubilité. Les molécules d'eau (H ₂ O) ont une structure inhabituelle, ce qui les rend semblables à un aimant: une extrémité a une charge positive, tandis que l'autre a une charge négative. Lorsque vous déposez un composé ionique dans l'eau, ces «aimants» d' eau se rassemblent autour de lui, essayant de séparer les ions positifs et négatifs.
- Certains composés ioniques ne sont pas très bien collés ensemble; ceux-ci sont solubles puisque l'eau les séparera et les dissoudra. D'autres composés sont liés plus fortement et sont insolubles car ils peuvent se coller entre eux malgré les molécules d'eau.
- Certains composés ont des liaisons internes dont la force est similaire à celle de l'attraction de l'eau. Ceux-ci sont appelés légèrement solubles, car une quantité importante de composés sera séparée, mais le reste restera ensemble.
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Étudiez les règles de solubilité. Parce que les interactions entre les atomes sont assez complexes, il n'est pas toujours intuitif de savoir quels composés sont solubles et lesquels sont insolubles. Recherchez le premier ion du composé dans la liste ci-dessous pour découvrir comment il se comporte habituellement, puis vérifiez les exceptions pour vous assurer que le deuxième ion n'a pas d'interaction inhabituelle.
- Par exemple, pour vérifier le chlorure de strontium (SrCl ₂), recherchez Sr ou Cl dans les étapes en gras ci-dessous. Cl est "généralement soluble", alors vérifiez en dessous pour les exceptions. Sr n'est pas répertorié comme une exception, donc SrCl ₂ doit être soluble.
- Les exceptions les plus courantes à chaque règle sont écrites en dessous. Il existe d'autres exceptions, mais il est peu probable que vous les rencontriez dans un cours ou un laboratoire de chimie typique.
Pour obtenir des conseils sur le calcul de la solubilité à l'aide de la constante de solubilité, faites défiler vers le bas!
4
Reconnaître que les composés sont solubles s'ils contiennent des métaux alcalins. Les métaux alcalins comprennent Li ⁺, Na ⁺, K ⁺, Rb ⁺ et Cs ⁺. Ceux-ci sont également appelés éléments du groupe IA: lithium, sodium, potassium, rubidium et césium. Presque tous les composés qui contiennent l'un de ces ions sont solubles.
- Exception: Li ₃ PO ₄ est insoluble.
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Comprenez que certains autres composés sont solubles. Ceux-ci comprennent les composés de NO ₃ ^-, C ₂ H ₃ O ₂ ^-, NO ₂ ^-, ClO ₃ ^- et ClO ₄ ^-. Il s'agit respectivement des ions nitrate, acétate, nitrite, chlorate et perchlorate. Notez que l'acétate est souvent abrégé OAC.
- Exceptions: Ag(OAc) (acétate d'argent) et Hg(OAc) ₂ (acétate de mercure) sont insolubles.
- AgNO ₂^- et KClO ₄^- ne sont que "légèrement solubles".
6
Notez que les composés de cl ^-, br ^- et i ^- sont généralement solubles. Les ions chlorure, bromure et iodure produisent presque toujours des composés solubles, appelés sels d'halogène.
- Exception: si l'un de ces éléments s'apparie avec les ions argent Ag ⁺, mercure Hg ₂²⁺, ou plomb Pb ²⁺, le résultat est insoluble. Il en est de même de composés moins courants issus de l'appariement avec le cuivre Cu ⁺ et le thallium Tl ⁺.
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Sachez que les composés contenant donc ₄^2- sont généralement solubles. L'ion sulfate forme généralement des composés solubles, mais il existe plusieurs exceptions.
- Exceptions: L'ion sulfate forme des composés insolubles avec les ions suivants: strontium Sr ²⁺, baryum Ba ²⁺, plomb Pb ²⁺, argent Ag ⁺, calcium Ca ²⁺, radium Ra ²⁺ et argent diatomique Ag ₂²⁺. Notez que le sulfate d'argent et le sulfate de calcium se dissolvent juste assez pour que certaines personnes les appellent légèrement solubles.
8
Sachez que les composés contenant oh ^- ou s ^2- sont insolubles. Ce sont respectivement les ions hydroxyde et sulfure.
- Exceptions: Rappelez-vous les métaux alcalins (Groupe IA) et comment ils aiment former des composés solubles? Li ⁺, Na ⁺, K ⁺, Rb ⁺ et Cs ⁺ forment tous des composés solubles avec les ions hydroxyde ou sulfure. De plus, l'hydroxyde forme des sels solubles avec les ions alcalino-terreux (groupe II-A): calcium Ca ²⁺, strontium Sr ²⁺ et baryum Ba ²⁺. A noter que les composés issus de l'hydroxyde et d'un alcalino-terreux ont juste assez de molécules qui restent liées pour parfois être considérées comme "légèrement solubles".
Pour déterminer facilement la solubilité, mémorisez les produits chimiques et composés solubles les plus courants.
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Comprenez que les composés contenant du co ₃^2- ou du po ₄^3- sont insolubles. Une dernière vérification des ions carbonate et phosphate, et vous devriez savoir à quoi vous attendre de votre composé.
- Exceptions: Ces ions forment des composés solubles avec les suspects habituels, les métaux alcalins Li ⁺, Na ⁺, K ⁺, Rb ⁺ et Cs ⁺, ainsi qu'avec l'ammonium NH ₄⁺.

Méthode 2 sur 2: calcul de la solubilité à partir du ksp

1
Recherchez la constante de solubilité du produit (k _sp). Cette constante est différente pour chaque composé, vous devrez donc la rechercher sur un tableau dans votre manuel. Étant donné que ces valeurs sont déterminées expérimentalement, elles peuvent varier considérablement d'un graphique à l'autre. Il est donc préférable d'utiliser le graphique de votre manuel s'il en a un. Sauf indication contraire, la plupart des graphiques supposent que vous travaillez à 25°C.
- Par exemple, si vous dissolvez de l'iodure de plomb, ou PbI ₂, notez la constante de solubilité du produit.
2
Écris l'équation chimique. Tout d'abord, déterminez comment le composé se sépare en ions lorsqu'il se dissout. Ensuite, écrivez une équation avec le K _sp d'un côté et les ions constitutifs de l'autre.
- Par exemple, une molécule de PbI ₂ se divise en les ions Pb ²⁺, I ^- et un second I ^-. (Il vous suffit de connaître ou de rechercher la charge sur 1 ion, car vous savez que le composé total aura toujours une charge neutre.)
- Écrire l'équation 7,1×10^-9 = [Pb ²⁺][I ^-] ²
- L'équation est la constante de solubilité du produit, qui peut être trouvée pour les 2 ions dans un tableau de solubilité. Puisqu'il y a 2 I ^- ions, I ^- est à la seconde puissance.
3
Modifiez l'équation pour utiliser des variables. Réécrivez l'équation sous la forme d'un simple problème d'algèbre, en utilisant ce que vous savez sur le nombre de molécules et d'ions. Fixez x égal à la quantité de composé qui se dissoudra et réécrivez les variables représentant les nombres de chaque ion en fonction de x.
- Dans notre exemple, nous devons réécrire 7,1×10^-9 = [Pb ²⁺][I ^-] ²
- Puisqu'il y a 1 ion plomb (Pb ²⁺) dans le composé, le nombre de molécules de composé dissous sera égal au nombre d'ions plomb libres. Nous pouvons donc définir [Pb ²⁺] sur x.
- Puisqu'il y a 2 ions d'iode (I ^-) pour chaque ion de plomb, nous pouvons définir le nombre d'atomes d'iode égal à 2x au carré.
- L'équation est maintenant 7,1×10^-9 = (x)(2x) ²
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Tenir compte des ions communs, s'ils sont présents. Sautez cette étape si vous dissolvez le composé dans de l'eau pure. Si le composé est dissous dans une solution qui contient déjà un ou plusieurs des ions constitutifs (un «ion commun»), cependant, la solubilité est considérablement diminuée. L' effet ionique commun est le plus notable dans les composés qui sont pour la plupart insolubles, et dans ces cas, vous pouvez supposer que la grande majorité des ions à l'équilibre proviennent de l'ion déjà présent dans la solution. Réécrivez l'équation pour inclure la concentration molaire connue (moles par litre, ou M) des ions déjà dans la solution, en remplaçant la valeur de x que vous avez utilisée pour cet ion.
- Par exemple, si notre composé d'iodure de plomb était dissous dans une solution avec 0,2 M de chlorure de plomb (PbCl ₂), nous réécririons notre équation sous la forme 7,1×10^-9 = (0,2M+x)(2x) ². Ensuite, puisque 0,2M est une concentration tellement plus élevée que x, nous pouvons la réécrire en toute sécurité sous la forme 7,1×10^-9 = (0,2M)(2x) ².
Certains composés de cas extrêmes avec des quantités importantes de molécules dissoutes et non dissoutes peuvent être décrits différemment par différentes tables de solubilité.
5
Résous l'équation. Résolvez pour x et vous saurez à quel point le composé est soluble. En raison de la définition de la constante de solubilité, votre réponse sera exprimée en moles de composé dissous, par litre d'eau. Vous aurez peut-être besoin d'une calculatrice pour trouver la réponse finale.
- Ce qui suit est pour la solubilité dans l'eau pure, pas avec des ions communs.
- 7,1×10^-9 = (x)(2x) ²
- 7,1×10^-9 = (x)(4x ²)
- 7,1×10^-9 = 4x ³
- (7,1×10^-9) 4 = x ³
- x = ((7,1×10^-9) 4)
- x = 1,2 x 10^-3 moles par litre se dissoudra. Il s'agit d'une très petite quantité, vous savez donc que ce composé est essentiellement insoluble.

Choses dont vous aurez besoin

Tableau des constantes des produits de solubilité des composés (K _sp)

Conseils

Si vous disposez de données expérimentales sur la quantité de composé dissous, vous pouvez utiliser la même équation pour résoudre la constante de solubilité K _sp.

Mises en garde

Il n'y a pas de définition universellement acceptée de ces termes, mais les chimistes s'accordent sur la majorité des composés. Certains composés de cas extrêmes avec des quantités importantes de molécules dissoutes et non dissoutes peuvent être décrits différemment par différentes tables de solubilité
Certains manuels plus anciens mentionnent le NH ₄ OH comme un composé soluble. Ceci est une erreur; de petites quantités d' ions NH ₄ ⁺ et OH ^- peuvent être détectées, mais elles ne peuvent pas être isolées pour former un composé.

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Pas

Méthode 1 sur 2: utiliser des règles rapides

Méthode 2 sur 2: calcul de la solubilité à partir du ksp

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