La solubilité d'une espèce chimique dans un solvant
- Expliquer ou prévoir la solubilité d’une espèce chimique dans un solvant par l’analyse des interactions entre les entités.
- Comparer la solubilité d’une espèce solide dans différents solvants.
- Un solvant est polaire si la molécule qui le compose est polaire et il est apolaire si la molécule qui le compose est apolaire.
- Un solvant polaire est un bon solvant pour les solides ioniques et les solides moléculaires polaires.
- Un solvant apolaire est un bon solvant pour les solides moléculaires apolaires.
- La solubilité est la concentration (en quantité de matière ou massique) maximale d’une entité chimique dans un solvant.
- La molécule polaire
- Le solvant
- La dissolution d’un solide dans un solvant
- La concentration en quantité de matière et massique
L’eau H2O, le cyclohexane C6H12, l’éthanol C2H6O.
On distingue deux types de solvants : les solvants polaires et les solvants apolaires.
Une molécule est polaire si elle respecte les deux conditions suivantes :
- elle possède des liaisons polarisées ;
- les positions moyennes des charges partielles positives et négatives ne sont pas confondues.
L’eau est un solvant polaire car sa molécule vérifie les deux conditions précitées.
Liaisons polarisées de la molécule d’eau et position des moyennes G+ et G- des charges partielles positives et négatives
Une molécule est apolaire si elle ne respecte pas une des deux conditions précitées.
Tous les solvants dont les molécules sont uniquement composées d’atomes de carbone et d’hydrogène sont apolaires.
La faible différence d’électronégativité entre ces atomes (
(H) = 2,20 et (C) = 2,55) fait que les liaisons sont
faiblement polarisées et qu’il
n’apparait pas de charges électriques
partielles sur les atomes liés.
La solubilité dépend de la nature du solvant (polaire ou apolaire), de celle du soluté (polaire ou apolaire) et de la température : la solubilité augmente lorsque la température du solvant augmente.
Le tableau ci-dessous montre l’augmentation de la valeur de la solubilité lorsqu’on augmente la température du solvant.
| Espèce chimique | Solvant | Température | Solubilité |
| Chlorure de sodium | eau | 20 °C | 330 g·L−1 |
| Chlorure de sodium | eau | 40 °C | 400 g·L−1 |
| Diiode | eau | 25 °C | 0,33 g·L−1 |
| Diiode | cyclohexane | 25 °C | 2,7 g·L−1 |
La solubilité peut aussi s’exprimer en gramme par litre (g·L−1). Il s’agit alors d’une concentration massique.
Un soluté est soluble dans un solvant qui possède la même polarité. Les molécules du solvant et du soluté sont alors sensibles aux mêmes types d’interactions.
Un solvant polaire permet de dissoudre facilement :
- les solides ioniques ;
- les solides moléculaires polaires.
Les molécules du solvant polaire sont attirées par les ions ou par les molécules polaires du soluté. Un soluté polaire ou ionique est donc plus soluble dans un solvant polaire qu’apolaire.
- L’eau (solvant polaire) est un très bon solvant pour le chlorure de sodium, qui est composé d’ions sodium Na+ et chlorure Cl−.
- L’eau (solvant polaire) est un très bon solvant pour l’éthanol, qui est composé de molécules polaires.
Un solvant apolaire permet de dissoudre facilement les solides moléculaires apolaires.
Les molécules du solvant apolaire sont attirées par les molécules apolaires du soluté. Un soluté apolaire est donc plus soluble dans un solvant apolaire que polaire.
Le diiode I2 est une molécule apolaire. Cette espèce chimique est plus soluble dans le cyclohexane (2,7 g·L−1) que dans l’eau (0,33 g·L−1).
La relation entre la concentration en quantité
de matière 
et la concentration massique 
est la suivante.
|
|
avec :
|
La solubilité du chlorure de sodium à 20 °C est égale à 359 g·L−1.
On calcule la concentration molaire équivalente, sachant que la masse molaire du chlorure de sodium est égale à 58,5 g·mol−1.
mol·L−1
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