Comment La Température Influence la solubilité
La solubilité d’une substance est la quantité de cette substance 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 \(36,0 \:\text{g}\) par \(100\:\text{g}\) eau à \(20^\text{o}\text{C}\). La température doit être spécifiée car la solubilité varie avec la température. Pour les gaz, la pression doit également être spécifiée. La solubilité est spécifique à un solvant particulier. Nous considérerons la solubilité du matériau dans l’eau comme solvant.
La solubilité de la majorité des substances solides augmente à mesure que la température augmente. Cependant, l’effet est difficile à prévoir et varie considérablement d’un soluté à l’autre. La dépendance à la température de la solubilité peut être visualisée à l’aide d’une courbe de solubilité, un graphique de la solubilité par rapport à la température (voir figure ci-dessous).
Remarquez comment la dépendance en 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 \(\ce{NaCl}\). La courbe de \(\ce{KNO_3}\), en revanche, est très raide et 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 à mesure que la température augmente. Ce sont tous des gaz à pression standard. Lorsqu’un solvant contenant un gaz dissous est chauffé, l’énergie cinétique du solvant et du soluté augmente. À mesure que l’énergie cinétique du soluté gazeux augmente, ses molécules ont plus tendance à échapper à l’attraction des molécules de solvant et à revenir en phase gazeuse. Par conséquent, la solubilité d’un gaz diminue à mesure que la température augmente.
Des courbes de solubilité peuvent être utilisées pour déterminer si une solution donnée est saturée ou insaturée. Supposons que \(80\:\text{g}\) de \(\ce{KNO_3}\) soit ajouté à \(100\:\text{g}\) d’eau à \(30^\text{o}\text{C}\). Selon la courbe de solubilité, approximativement \(48\:\text{g}\) de \(\ce{KNO_3}\) se dissoudra à \(30^\text{o}\text{C}\). Cela signifie que la solution sera saturée puisque \(48\:\text{g}\) est inférieure à \(80\:\text{g}\). Nous pouvons également déterminer qu’il y aura \(80 – 48 = 32 \: \ texte {g}\) de \(\ce{KNO_3}\) non dissous restant au fond du conteneur. Supposons maintenant que cette solution saturée soit chauffée à \(60^\text{o}\text{C}\). Selon la courbe, la solubilité de \(\ce{KNO_3}\) à \(60^\text{o}\text{C}\) est d’environ \(107\:\text{g}\). Maintenant, la solution est insaturée car elle ne contient que le \(80 \:\text{g}\) d’origine du soluté dissous. Supposons maintenant que la solution soit refroidie jusqu’à \(0^\text{o}\text{C}\). La solubilité à \(0^\text{o}\text{C}\) est d’environ \(14\:\text{g}\), ce qui signifie que \(80 – 14 = 66 \: \ le texte {g}\) du \(\ce{KNO_3}\) se recristallisera.