13.3 : Solutions de solides dissous dans l’eau- Comment faire des bonbons de roche
Comment la température influence la solubilité
La solubilité d’une substance est la quantité de cette substance qui est nécessaire pour former une solution saturée dans une quantité donnée de solvant à une température spécifiée. La solubilité est souvent mesurée en grammes de soluté par \(100 \ : \text{g}\) de solvant. La solubilité du chlorure de sodium dans l’eau est de \(36,0 \ : \text{g}\) par \(100 \ : \text{g}\) d’eau à \(20^\text{o} \text{C}\). La température doit être précisée car la solubilité varie avec la température. Pour les gaz, la pression doit également être précisée. La solubilité est spécifique à un solvant particulier. Nous allons considérer la solubilité de la matière dans l’eau comme solvant.
La solubilité de la majorité des substances solides augmente avec la température. Cependant, cet effet est difficile à prévoir et varie fortement d’un soluté à l’autre. La dépendance de la solubilité à la température peut être visualisée à l’aide d’une courbe de solubilité, un graphique de la solubilité en fonction de la température (Figure \(\PageIndex{4}\)).
Voyez comment la dépendance de la température de \(\ce{NaCl}\) est assez plate, ce qui signifie qu’une augmentation de la température a relativement peu d’effet sur la solubilité de \(\ce{NaCl}\). En revanche, la courbe de \(\ce{KNO_3}\) est très raide, ce qui signifie qu’une augmentation de la température augmente considérablement la solubilité de \(\ce{KNO_3}\).
Plusieurs substances – \(\ce{HCl}\), \(\ce{NH_3}\), et \(\ce{SO_2}\) – ont une solubilité qui diminue lorsque la température augmente. Ce sont tous des gaz à la pression normale. Lorsqu’un solvant dans lequel est dissous un gaz est chauffé, l’énergie cinétique du solvant et du soluté augmente. Lorsque l’énergie cinétique du soluté gazeux augmente, ses molécules ont davantage tendance à échapper à l’attraction des molécules du solvant et à retourner en phase gazeuse. Par conséquent, la solubilité d’un gaz diminue lorsque la température augmente.
Les courbes de solubilité peuvent être utilisées pour déterminer si une solution donnée est saturée ou insaturée. Supposons que \(80 \ : \text{g}\) de \(\ce{KNO_3}\) est ajouté à \(100 \ : \text{g}\) d’eau à \(30^\text{o} \text{C}\). Selon la courbe de solubilité, environ \(48 \ : \text{g}\) de \(\ce{KNO_3}\) se dissoudra à \(30^\text{o} \text{C}\). Cela signifie que la solution sera saturée puisque \(48 \ : \text{g}\) est inférieur à \(80 \ : \text{g}\). Nous pouvons également déterminer qu’il restera \(80 – 48 = 32 \ : \text{g}\) de \(\ce{KNO_3}\) non dissous au fond du récipient. Supposons maintenant que cette solution saturée soit chauffée à \(60^\text{o} \text{C}\). D’après la courbe, la solubilité du \(\ce{KNO_3}\) à \(60^\text{o} \text{C}\) est d’environ \(107 \ : \text{g}\). Maintenant, la solution est insaturée puisqu’elle ne contient que la quantité initiale de soluté dissous (80 \ : \text{g}\). Supposons maintenant que la solution soit refroidie jusqu’à \(0^^{o} \text{C}\). La solubilité à \(0^\text{o} \text{C}\) est d’environ \(14 \ : \text{g}\), ce qui signifie que \(80 – 14 = 66 \ : \text{g}\) du \(\ce{KNO_3}\) va recristalliser.