Solubilité

En chimie, la solubilité est la capacité d'une substance, appelée soluté, à se dissoudre dans une autre substance, appelée solvant, pour former un mélange homogène appelé solution. La dissolution est ce processus.

En thermodynamique, la solubilité massique est une grandeur physique notée s désignant la concentration massique maximale du soluté dans le solvant, à une température donnée. La solution ainsi obtenue est alors saturée. De même, la solubilité molaire est la concentration molaire maximale du soluté dans le solvant à une température donnée. La solubilité massique s'exprime en g/L, et la solubilité molaire en mol/L.

Le produit de solubilité est – dans le cas d'un composé solide ionique – la constante d'équilibre de la réaction de dissolution. Cette constante est notée K_s(T). Elle ne dépend que de la température T^[1] et en général elle augmente avec celle-ci pour les solides et diminue pour les gaz. La solubilité s est fonction du produit de solubilité et varie dans le même sens.

Soit la réaction suivante :

${\displaystyle {A_{m}B_{n}}_{\mathrm {(s)} }\Longleftrightarrow m\cdot {A^{n+}}_{\mathrm {(aq)} }+n\cdot {B^{m-}}_{\mathrm {(aq)} }~}$

Le produit de solubilité K_s est donné par la relation : ${\displaystyle K_{\text{s}}=(a_{A^{n+}})^{m}\times (a_{B^{m-}})^{n}}$ avec ${\displaystyle a_{A^{n+}}}$ et ${\displaystyle a_{B^{m-}}}$, les activités des espèces ioniques. Aux faibles concentrations, on peut confondre activité et concentration.

Plus le K_s est faible, moins la substance est soluble.

Soit la réaction suivante : m1/v1=m2/v2

${\displaystyle {A_{m}B_{n}}_{\mathrm {(s)} }\Longleftrightarrow m\cdot {A^{n+}}_{\mathrm {(aq)} }+n\cdot {B^{m-}}_{\mathrm {(aq)} }~}$

avec :

Donc :

K_s = [a(Aⁿ⁺)]^m · [a(B^m–)]ⁿ = (m·s)^m · (n·s)ⁿ = m^m · nⁿ · s^m · sⁿ

D'où :

La solubilité s d'une substance s'exprime par : ${\displaystyle s=\left({\frac {K_{\text{s}}}{m^{m}\cdot n^{n}}}\right)^{\frac {1}{m+n}}}$

En général :

• la polarité ainsi que la présence de liaisons hydrogène au sein d'une molécule influent sur la dissociation de celle-ci ;
• quand la température de la solution augmente :
  • si le soluté est solide, la solubilité augmente ou diminue en fonction de son enthalpie de dissolution,
  • si le soluté est un liquide, la solubilité augmente avec la température,
  • si le soluté est gazeux, la solubilité diminue ;
• quand la pression augmente :
  • si le soluté est gazeux, la solubilité augmente,
  • sur le point particulier de la solubilité des gaz dans l'eau, voir la Loi de Henry ;
• la solubilité d'un sel est diminuée si un ion de ce sel est déjà présent dans la solution : c'est l'effet d'ion commun (ex. : dissolution de KCl dans une solution où sont déjà introduits les ions Cl⁻) ;
• le pH peut aussi fortement influencer la solubilité de certaines substances^[2].

Ces facteurs peuvent agir synergiquement entre eux.

Les chimistes peuvent estimer l'efficacité d'un mélange en déterminant les paramètres de solubilité du solvant et du soluté, appelés généralement « paramètres d'Hildebrand ». Ces derniers sont relativement approximatifs et n'ont cessé d'être soumis à diverses améliorations, les plus connues étant les paramètres de Hansen, van Krevelen ou Stefanis^{[réf. souhaitée]}.

• Dissolution (chimie)
• Liste de solubilités et de pK_s de sels dans l'eau
• Produit de solubilité
• Solution (chimie)
• Système de classification biopharmaceutique

• Grambow B., Michel N., « Solubilité des solides dans l'eau : propriété de surface ou du solide ? » [PDF], Les 6^e Journées scientifiques de Marcoule, 15 – 19 mai 2006, p. 1, 53 p., Subatech, Nantes.

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