Alors, si tu veux en savoir plus sur les courbes de solubilité, poursuis ta lecture !
- Cet article a pour sujet la courbe de solubilité.
- Tout d'abord, nous parlerons de la solubilité et définirons ce qu'est une courbe de solubilité.
- Ensuite, nous apprendrons à lire une courbe de solubilité.
- Ensuite, nous parlerons des solutions saturées, non saturées et sursaturées.
- Ensuite, nous étudierons la courbe de solubilité d'un gaz.
- Enfin, nous résoudrons quelques problèmes pratiques similaires à ceux qui t'attendent à l'examen.
Définition de la courbe de solubilité
Avant de plonger dans les courbes de solubilité, passons en revue la solubilité. Une solution est un mélange homogène d'un soluté dissous dans un solvant. Par exemple, lorsque le sel se dissout complètement dans l'eau, il devient une solution. Mais comment savoir quelle quantité de sel peut être dissoute dans l'eau ? C'est là que la solubilité entre en jeu !
Lasolubilité désigne la quantité maximale de soluté qui peut être dissoute dans un solvant. En d'autres termes, la solubilité est une mesure de la quantité de soluté qui se dissout dans un solvant !
La solubilité d' un soluté dépend de différents facteurs tels que la température, la pression et la nature du soluté/solvant. La température affecte les solutés différemment selon leur état de matière : Les solutés solides augmentent leur solubilité lorsque la température augmente, tandis que les solutés gazeux diminuent leur solubilité avec l'augmentation de la température.
Lapression affecte également la solubilité. Lorsque la pression augmente, la solubilité des solutés solides reste la même. En revanche, lorsque la pression augmente, la solubilité des solutés gazeux augmente également.
Lapolarité est également un facteur important lorsqu'il s'agit de solubilité, et elle est liée à une phrase que tu as probablement déjà entendue : "Ce qui est semblable se dissout comme". Cela signifie que si le soluté et le solvant ont la même polarité, le soluté se dissoudra dans le solvant.
Pour montrer la solubilité d'une substance à différentes températures, les chimistes utilisent des courbes de solubilité. La définition d'une courbe de solubilité est présentée ci-dessous.
Une courbe de solubilité est un graphique qui indique le nombre de grammes de soluté pour 100 g de solvant qui peuvent être dissous à différentes températures.
Comment lire une courbe de solubilité
Voyons à quoi ressemble une courbe de solubilité typique pour un soluté solide dissous dans l'eau (H2O) et comment la lire. L'axe des x d'une courbe de solubilité représente la température (°C), tandis que l'axe des abscisses indique la solubilité en g de soluté pour 100 g de solvant.
Dans une solution, la limite de solubilité (ou point de saturation) désigne le point où plus aucun soluté ne peut être dissous.
Figure 1. Courbe de solubilité typique pour un soluté solide dans l'eau, Isadora Santos - StudySmarter Originals.
Graphique de la courbe de solubilité
Pour mieux comprendre les graphiques des courbes de solubilité, examinons le graphique du bromure de calcium (CaBr2) dans l'eau (H2O). Remarque qu'à 0 °C, 122 grammes de CaBr2 peuvent se dissoudre dans 100 grammes d'eau. La solubilité du bromure de calcium augmente avec la température. Par exemple, à 50 °C, la solubilité du CaBr2dans H2Oest de 270 grammes pour 100 grammes deH2O.
Figure 2. Courbe de solubilité du CaBr2 dans l'eau, Isadora Santos - StudySmarter Originals.
Le sulfure de calcium (CaSO3) présente un graphique de courbe de solubilité intéressant : la solubilité du CaSO3 diminue avec l'augmentation de la température ! Par exemple, à 20 °C, 0,00590035 gramme de CaSO3 peut être dissous dans 100 grammes de H2O. Cependant, à 100 °C, sa solubilité est de 0,00190004 g/ 100 g deH2O.
Courbe de solubilité : Saturée, insaturée et sursaturée
Lorsqu'il s'agit de solubilité, il y a trois termes importants que tu dois retenir :solutions saturées, non saturées et sursaturées .
Commençons par les solutions saturées. Dans une solution saturée, plus aucun soluté ne peut se dissoudre dans le solvant.
Dans une solution saturée, la quantité de soluté dissous dans le solvant est à son maximum.
Par exemple, le sucre non dissous qui reste au fond de ta tasse de thé signifie que ton thé avait déjà été saturé en sucre, et qu'il ne pouvait donc plus se dissoudre ! Cependant, si nous chauffons puis refroidissons notre solution de thé, nous pourrons peut-être dissoudre plus de sucre que la quantité maximale. Dans ce cas, nous avons une solution sursaturée.
Une solution sursaturée est une solution dans laquelle plus de la quantité maximale de solution est dissoute dans un solvant.
Maintenant, si nous avons ajouté du sucre à notre thé et qu'il ne reste plus de sucre non dissous, alors nous avons une solution insaturée!
Dans une solution insaturée, une quantité inférieure à la quantité maximale d'un soluté est dissoute dans un solvant.
La figure ci-dessous montre la courbe de solubilité du nitrate de potassium (KNO3) dans l'eau (H2O). Les régions du graphique de solubilité indiquent si la solution est insaturée, saturée ou sursaturée à un certain point.
- À tout point situé sous la courbe, on dit que la solution est insaturée.
- À tout point situé au-dessus de la courbe, la solution est considérée comme sursaturée.
- À tout point de la courbe, la solution est dite saturée.
Figure 3. Courbe de solubilité du KNO3 dans l'eau, Isadora Santos - StudySmarter Originals.
Résolvons un problème !
Si tu dissous 50,0 grammes de KNO3 dans de l'eau à 60 °C, quel type de solution obtiendras-tu ?
- Solution non saturée
- Solution sursaturée
- Solution saturée
La courbe de solubilité ci-dessus nous indique que pour qu'une solution de KNO3 dansH2Osoit saturée, il faudrait ajouter environ 113 grammes de KNO3. Comme nous n'en ajoutons que 50 grammes, cette solution sera considérée comme non saturée. Par conséquent, la bonne réponse est c.
Courbe de solubilité d'un gaz
Maintenant que nous savons à quoi ressemble une courbe de solubilité, nous pouvons explorer la courbe de solubilité d'un gaz. Contrairement aux solutés solides, dont la solubilité augmente avec la température, la solubilité des gaz dans l'eau (H2O) a tendance à diminuer avec l'augmentation de la température! L'image ci-dessous montre la courbe de solubilité de différents gaz dans l'eau.
Figure 4. Courbe de solubilité des gaz, Isadora Santos - StudySmarter Originals.
Les gaz sont également plus solubles à des pressions plus élevées, ce qui est donné par la loi de Henry. Selon la loi de Henry, la solubilité d'un gaz (en mM par litre de solution) dans l'eau est proportionnelle à sa pression partielle. Par exemple, lorsque tu ouvres une boisson gazeuse pour la première fois, des bulles deCO2 sortent de la solution. Cela se produit parce que la pression partielle duCO2 au-dessus de la solution diminue !
Pour en savoir plus sur la pression partielle des gaz, consulte la rubrique"Pressions partielles" !
Problèmes pratiques sur la courbe de solubilité
La meilleure façon d'apprendre à interpréter les courbes de solubilité est de résoudre des problèmes pratiques. Alors, c'est parti !
Problème pratique 1. La figure ci-dessous montre la courbe de solubilité du sucre dans l'eau (H2O). À quelle température 275 grammes de sucre se dissoudront-ils dans 100 ml deH2O?
Figure 5. Exemple de courbe de solubilité, Isadora Santos - StudySmarter Originals.
Ce problème d'entraînement consiste à utiliser la courbe de solubilité pour trouver la température à laquelle 275 grammes de sucre se dissoudraient complètement dans l'eau. Ainsi, en regardant le graphique, nous pouvons voir que le sucre a une solubilité de 275 g pour 100 ml deH2Oà 55 °C.
C'est assez simple, n'est-ce pas ? Voyons maintenant un autre exemple !
Problème pratique 2 : si tu devais faire un graphique de la courbe de solubilité de l'ammoniac, t'attendrais-tu à ce que la solubilité augmente ou diminue lorsque la température augmente ?
Nous savons que l'ammoniac (NH3) est un gaz. Par conséquent, nous nous attendons à ce que la solubilité de l'ammoniac diminue lorsque la température augmente !
Maintenant, j'espère que tu es plus confiant dans ta compréhension des courbes de solubilité !
Courbe de solubilité - Points clés à retenir
- Lasolubilité désigne la quantité maximale d'un soluté qui peut être dissoute dans un solvant.
- Une courbe de solubilité est un graphique qui montre le nombre de grammes de soluté pour 100 g de solvant qui peuvent être dissous à différentes températures.
- Les régions du graphique de la courbe de solubilité indiquent si la solution est insaturée, saturée ou sursaturée à un certain point.
- La solubilité des solutés solides dans l'eau a tendance à augmenter avec l'augmentation de la température.
- La solubilité des gaz dans l'eau a tendance à diminuer lorsque la température augmente.
Références
- Zumdahl, S. S., Zumdahl, S. A., & Decoste, D. J. (2019). Chemistry. Cengage Learning Asia Pte Ltd.
- Theodore Lawrence Brown, Eugene, H., Bursten, B. E., Murphy, C. J., Woodward, P. M., Stoltzfus, M. W., & Lufaso, M. W. (2018). Chimie : la science centrale (14e éd.). Pearson.
- Swanson, J. (2021). Tout ce dont tu as besoin pour exceller en chimie dans un seul gros cahier. Workman.
- Shelton, M., Princeton Review (Firm, & Penguin Random House. (2019). Cracker l'examen de chimie de l'AP. Penguin Random House.
- N Saunders, Kat Day, Iain Brand, Claybourne, A., Scott, G., & Smithsonian Books (Éditeur. (2020). Supersimple chemistry : the ultimate bite-size study guide (La chimie supersimple : le guide d'étude ultime en format de poche). Dk Publishing.
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