Solubilité et réactions de précipitation | Chimie générale 3

Solubilité (généralement en g.L^-1): quantité d'une substance qui est dissoute dans une solution saturée
Constante de produit de solubilité K_sp: constante d'équilibre d'une réaction de dissolution
Le solide n'apparaît pas dans l'expression de K_sp car c'est un solide pur donc égal à 1
 

AgBr (s) $\rightleftharpoons$ Ag⁺ (aq) + Br^- (aq)
K_sp = [Ag⁺] [Br^-]

Ag₂CO₃ (s) $\rightleftharpoons$ 2 Ag⁺ (aq) + CO₃^2- (aq)
K_sp = [Ag⁺]² [CO₃^2-]

 La solubilité s d'un solide ionique peut être déterminée à l'aide de K_sp
 

AgBr (s) $\rightleftharpoons$ Ag⁺ (aq) + Br^- (aq)
Selon la stœchiométrie de la réaction: [Ag⁺] = [Br^-]

Solubilité s d'AgBr (s) en mol.L^-1 = [Ag⁺] = [Br^-]
⇒ K_sp = [Ag⁺] [Br^-] = s²
⇒ s = $\sqrt{{\mathrm{K}}_{\mathrm{sp}}}$

Solubilité S d'AgBr (s) en g.L^-1 = s x M_AgBr = $\sqrt{{\mathrm{K}}_{\mathrm{sp}}}$ x M_AgBr

Ion commun : ion déjà présent dans la solution
Effet de ion commun : la solubilité d'un solide ionique diminue lorsque un ion commun est présent dans la solution

Ion complexe : ion métallique avec de petites molécules ou des ions attachés à celui-ci

Réaction de complexation : réaction entre un ion métallique et une entité moléculaire ou ionique appelée ligand qui forme un complexe

Constante de formation K_f : constante d'équilibre de la formation d'un ion complexe

Formation de l'ion complexe [Ag(NH₃)₂]⁺ :

Ag⁺ (aq) + 2 NH₃ (aq) $\rightleftharpoons$ [Ag(NH₃)₂]⁺ (aq)

K_f = $\frac{\left[\mathrm{Ag}{{\left({\mathrm{NH}}_3\right)}_2}^{+}\right]}{\left[{\mathrm{Ag}}^{+}\right] {\left[{\mathrm{NH}}_3\right]}^2}$

 La solubilité d'un solide ionique est augmentée par la formation d'un ion complexe soluble

Quotient de concentration du produit de solubilité Q_sp: même forme que K_sp, mais exprimé en termes de concentrations arbitraires

Q_sp et K_sp peuvent être utilisés pour prédire si un solide ionique peut précipiter:
Q_sp > K_sp: formation d'un précipité
Q_sp < K_sp: pas de formation de précipité
À l'équilibre: Q_sp = K_sp

Lorsque l'équilibre est perturbé:
Q_sp > K_sp: formation de plus de précipité jusqu'à ce que Q_sp = K_sp
Q_sp < K_sp: dissolution du précipité (jusqu'à ce que Q_sp = K_sp ou jusqu'à la dissolution complète du précipité)

Hydroxydes métalliques amphoteriques : hydroxydes métalliques insolubles dans des solutions aqueuses neutres mais solubles dans des solutions acides et basiques

Dans des solutions aqueuses neutres : aucune réaction ne se produit
Dans des solutions acides : réaction similaire à une réaction de neutralisation acide-base
Dans une solution basique : formation d'un ion hydroxy complexe soluble
 

Al(OH)₃ est un hydroxyde métallique amphoterique :

Solution neutre : insoluble
Solution acide : Al(OH)₃ (s) + 3 H₃O⁺ (aq) $\rightleftharpoons$ Al³⁺ (aq) + 6 H₂O (l)     [neutralisation acide-base]
Solution basique : Al(OH)₃ (s) + HO^- (aq) $\rightleftharpoons$ [Al(OH)₄]^- (aq)     [formation d'un ion hydroxy complexe soluble]