Dissolution et dissolution limitée en chimie
Introduction
Découvrez comment les substances se dissolvent et les limites de ce phénomène
Définition de la dissolution
Qu'est-ce que la dissolution ?
La dissolution est le processus par lequel un soluté se disperse uniformément dans un solvant pour former une solution homogène.
C'est un phénomène physique au cours duquel les particules de soluté sont entourées par les molécules de solvant.
- Les molécules de solvant entourent les particules de soluté
- Les forces d'attraction solvant-soluté se créent
- Les particules de soluté se dispersent uniformément
- Formation d'une solution homogène
Facteurs influençant la dissolution
Conditions favorables
Augmenter la température :
- Augmente la solubilité de la plupart des solides
- Diminue la solubilité des gaz
- Accélère le processus de dissolution
Stirring ou agitation :
- Accélère le processus de dissolution
- Permet un contact plus rapide entre soluté et solvant
- Ne modifie pas la solubilité maximale
Pulvérisation du soluté :
- Augmente la surface de contact
- Accélère la dissolution
- Facilite le mélange
Solubilité
Capacité de dissolution
La solubilité est la quantité maximale de soluté pouvant être dissoute dans un solvant à une température et une pression données.
Elle est exprimée en g/L ou mol/L.
- 1 Substances polaires dans solvants polaires
- 2 Substances apolaires dans solvants apolaires
- 3 "Similia similibus solvuntur" (les semblables dissolvent les semblables)
Dissolution limitée
Limites de la dissolution
- Capacité limitée du solvant à accueillir des particules
- Forces intermoléculaires entre particules
- Température constante (limitant la solubilité)
- Nature chimique incompatible
- Apparition de précipités
- Formation de dépôts non dissous
- Équilibre dynamique atteint
Saturation
États de saturation
Contient moins de soluté que la solubilité maximale.
Encore capable de dissoudre du soluté supplémentaire.
Contient exactement la quantité maximale de soluté dissolvable.
Équilibre dynamique entre dissolution et précipitation.
Contient plus de soluté que la solubilité normale.
État instable, tend vers la précipitation spontanée.
Exemples concrets de dissolution limitée
Applications quotidiennes
- 1 Sel dans l'eau (360 g/L à 20°C)
- 2 Sucre dans l'eau (2000 g/L à 20°C)
- 3 CO₂ dans l'eau (boissons gazeuses)
- 4 Sel dans l'eau chaude vs froide
- Dépôt de soluté non dissous au fond du récipient
- Transparence de la solution malgré le dépôt
- Crystallisation spontanée dans certaines conditions
Exercice d'application
Problème complet
À 20°C, la solubilité du chlorure de sodium (sel) dans l'eau est de 360 g/L.
1. Quelle masse maximale de sel peut-on dissoudre dans 250 mL d'eau à cette température ?
2. On ajoute 100g de sel à 250 mL d'eau. La solution est-elle saturée ? Justifier.
3. Si on chauffe la solution obtenue, que se passe-t-il ? Expliquer.
4. Quelle masse de sel restera-t-il non dissous dans le cas de la question 2 ?
Solution de l'exercice
Correction détaillée
Solubilité : 360 g/L
Volume : 250 mL = 0.25 L
On ajoute 100g de sel à 250 mL d'eau.
La solubilité maximale est de 90g.
Comme 100g > 90g, la solution est saturée et il restera du sel non dissous.
En chauffant, la solubilité du sel augmente.
Le sel non dissous va se dissoudre.
La solution devient insaturée à la température plus élevée.
Masse ajoutée : 100g
Masse dissoute : 90g
Influence de la température
Effet thermique
- Augmentation de l'énergie cinétique des molécules
- Meilleur contact entre soluté et solvant
- Capacité du solvant à accueillir plus de soluté
- Modification des forces intermoléculaires
- Pour les solides : solubilité augmente avec la température
- Pour les gaz : solubilité diminue avec la température
- Explication : les gaz perdent de leur solubilité à haute température
Courbe de solubilité
Représentation graphique
La courbe de solubilité représente la solubilité d'une substance en fonction de la température.
Elle permet de prédire la solubilité à une température donnée.
- Zone sous la courbe : solution insaturée
- Point sur la courbe : solution saturée
- Zone au-dessus de la courbe : solution sursaturée (instable)
Exercice de lecture de courbe
Analyse graphique
On observe la courbe de solubilité du nitrate de potassium (KNO₃) dans l'eau.
À 40°C, la solubilité est de 64 g/100g d'eau.
À 80°C, la solubilité est de 170 g/100g d'eau.
1. Si on dissout 50g de KNO₃ dans 100g d'eau à 40°C, la solution est-elle saturée ?
2. Si on dissout 100g de KNO₃ dans 100g d'eau à 80°C, la solution est-elle saturée ?
3. Si on refroidit la solution de la question 2 à 40°C, que se passe-t-il ?
Solution de l'exercice de lecture de courbe
Correction détaillée
Solubilité à 40°C : 64 g/100g d'eau
Masse dissoute : 50g
Comme 50g < 64g, la solution est insaturée.
Solubilité à 80°C : 170 g/100g d'eau
Masse dissoute : 100g
Comme 100g < 170g, la solution est insaturée.
À 80°C : 100g dissous dans 100g d'eau
À 40°C : solubilité maximale = 64g/100g d'eau
Donc : 100g - 64g = 36g de KNO₃ précipiteront
Crystallisation
Formation de cristaux
La cristallisation est le processus inverse de la dissolution.
Elle se produit :
- Lorsque la solution devient sursaturée
- Lorsque la température diminue
- Lorsqu'un solvant s'évapore
- Refroidissement lent d'une solution saturée
- Évaporation progressive du solvant
- Ajout d'un solvant dans lequel le soluté est moins soluble
Exercice bilan
Bilan complet
Un chimiste dissout 200g de sulfate de cuivre (CuSO₄) dans 500 mL d'eau à 60°C.
Donnée : solubilité de CuSO₄ à 60°C = 160 g/L ; à 20°C = 20 g/L
1. La solution est-elle saturée à 60°C ?
2. On refroidit la solution à 20°C. Quelle masse de CuSO₄ précipite ?
3. On réchauffe ensuite la solution à 60°C. Que se passe-t-il ?
4. Quelle masse de CuSO₄ supplémentaire pourrait-on dissoudre à 60°C ?
Solution de l'exercice bilan
Correction complète
Solubilité à 60°C : 160 g/L
Volume : 500 mL = 0.5 L
Solubilité maximale : 160 × 0.5 = 80g
Masse dissoute : 200g
Comme 200g > 80g, la solution est sursaturée à 60°C.
Solubilité à 20°C : 20 g/L
Volume : 0.5 L
Solubilité maximale : 20 × 0.5 = 10g
Masse précipitée : 200 - 10 = 190g
À 60°C, la solubilité est de 80g.
Il y a 10g dissous + 190g de précipité.
Seuls 80g peuvent se redissoudre, donc 110g restent précipités.
À 60°C, capacité maximale : 80g
Masse déjà dissoute : 10g
Masse supplémentaire possible : 80 - 10 = 70g
Résumé
Points clés
Processus par lequel un soluté se disperse dans un solvant.
Influencé par la température, l'agitation et la surface de contact.
Quantité maximale de soluté dissolvable dans un solvant.
Dépend de la température et de la nature des substances.
Due à la solubilité limitée du soluté.
Conduit à la formation de solutions saturées.
Solution insaturée : moins de soluté que la solubilité maximale.
Solution saturée : quantité maximale atteinte.
Solution sursaturée : plus de soluté que la solubilité normale.
Conclusion
Félicitations !
Continuez à pratiquer pour renforcer vos compétences