Constante du produit de solubilité (Ksp) | Chimie pour les non-majors

Objectifs d’apprentissage

Définir la constante du produit de solubilité.
Faire des calculs impliquant les constantes du produit de solubilité.

Plus de pesée

L'analyse gravimétrique était autrefois utilisée pour déterminer la quantité d'ion présente dans une solution À une certaine époque, une technique analytique majeure était l’analyse gravimétrique. Un ion était précipité hors de la solution, purifié et pesé pour déterminer la quantité de cet ion dans le matériau d’origine. Par exemple, pour mesurer le Ca 2+, il fallait dissoudre l’échantillon dans l’eau, précipiter le calcium sous forme d’oxalate de calcium, purifier le précipité, le sécher et peser le produit final. Bien que cette approche puisse être très précise (les poids atomiques de nombreux éléments ont été déterminés de cette manière), le processus est lent, fastidieux et sujet à un certain nombre d’erreurs techniques. De nouvelles méthodes sont maintenant disponibles qui mesurent des quantités infimes d’ions calcium en solution sans l’approche gravimétrique longue et impliquée.

Constante du produit de solubilité

Les composés ioniques ont des solubilités très différentes. Le chlorure de sodium a une solubilité d’environ 360 g par litre d’eau à 25°C. Les sels de métaux alcalins ont tendance à être assez solubles. À l’autre extrémité du spectre, la solubilité de l’hydroxyde de zinc n’est que de 4,2 × 10 -4 g/l d’eau à la même température. De nombreux composés ioniques contenant de l’hydroxyde sont relativement insolubles.

La plupart des composés ioniques considérés comme insolubles se dissolvent tout de même dans une faible mesure dans l’eau. Ces composés » majoritairement insolubles » sont considérés comme des électrolytes forts car quelle que soit la partie du composé qui s’est dissoute, elle se dissocie également. À titre d’exemple, le chlorure d’argent se dissocie dans une faible mesure en ions argent et en ions chlorure lors de son ajout à l’eau.

$text{AgCl}(s) rightleftarrows text{Ag}^+(aq)+text{Cl}^-(aq)$

Le processus s’écrit comme un équilibre car la dissociation ne se produit que dans une faible mesure. Par conséquent, une expression d’équilibre peut être écrite pour le processus. Gardez à l’esprit que le chlorure d’argent solide n’a pas une concentration variable et n’est donc pas inclus dans l’expression.

$K_{sp}=$

Cette constante d’équilibre est appelée constante du produit de solubilité , $(K_{sp})$ et est égale au produit mathématique des ions chacun élevé à la puissance du coefficient de l’ion dans l’équation de dissociation.

La stœchiométrie de la formule du composé ionique dicte la forme de l’expression $K_{sp}$ . Par exemple, la formule du phosphate de calcium est Ca 3 (PO 4 ) 2 . L’équation de dissociation et l’expression $K_{sp}$ sont présentées ci-dessous :

$text{Ca}_3(text{PO}_4)_2(s) rightleftarrows 3text{Ca}^{2+}(aq)+2text{PO}^{3-}_4(aq) quad K_{sp}=^3^2$

Le tableau ci-dessous présente les constantes du produit de solubilité pour certains composés ioniques courants presque insolubles.

Ca(OH) 2

Constantes de produit de solubilité (25°C)
Composé	$K_{sp}$	Composé	$K_{sp}$
AgBr	5.0 × 10 -13	CuS	8,0 × 10 -37
AgCl	1,8 × 10 -10	Fe(OH) 2	7.9 × 10 -16
Al(OH) 3	3,0 × 10 -34	Mg(OH) 2	7,1 × 10 -12
BaCO 3	5.0 × 10 -9	PbCl 2	1,7 × 10 -5
BaSO 4	1.1 × 10 -10	PbCO 3	7,4 × 10 -14
CaCO 3	4,5 × 10 -9	PbI 2	7.1 × 10 -9
6,5 × 10 -6	PbSO 4	6,3 × 10 -7	Ca 3 (PO 4 ) 2	1,2 × 10 -26	Zn(OH) 2	3.0 × 10 -16
CaSO 4	2,4 × 10 -5	ZnS	3.0 × 10 -23

Sommaire

On définit la constante du produit de solubilité.
Les calculs utilisant les constantes de produit de solubilité sont illustrés.

Pratique

Lisez le matériel au lien suivant et résolvez les problèmes à la fin de la lecture : http://www.tonywhiddon.org/lhs/apchemistry/studyguides/solubility/ksp.htm

Revue

Que nous apprend la $K_{sp}$ ?
Lequel des sels de plomb cités dans le tableau ci-dessus est le plus soluble ?
Quel est l’exposant d’un ion dans l’équation ?

Chimie pour les non-majors