2. ÉQUILIBRE ENTRE LE SOLIDE IONIQUE ET SES IONS EN SOLUTION

L'ÉQUILIBRE EST DYNAMIQUE

Une solution saturée est le lieu d'un équilibre dynamique entre le solide dissous et le solide non dissous (en excès dans la solution saturée), équilibre dû à la compétition de deux processus inverses se déroulant à vitesse égale.
Ces deux processus inverses, qui existent à tout moment, sont la dissolution du soluté et le retour du soluté dans la phase solide. Bien que la solution soit saturée, le passage en solution se poursuit, mais il est exactement compensé par un retour, se produisant à même vitesse, du soluté dans la phase solide.
Par exemple, dans le système constitué par de l'iodure d'argent solide et une solution saturée d'iodure d'argent, à tout moment des ions quittent le solide et d'autres reviennent s'y fixer.

 Cliquez ici pour voir un film à ce sujet

LE PRODUIT DE SOLUBILITÉ Ks

Entre AgCl solide et la solution saturée de ses ions Ag+ et Cl- qui résultent de sa dissociation, il existe un équilibre hétérogène :

AgCl(s )  Ag+ (aq ) + Cl- (aq )

régi par la loi d’action des masses dont l’application aboutit à l’expression :

Ks = [Ag+][ Cl-] (1)

Il faut se souvenir que la concentration d’un solide pur dont l'activité est égale à 1 n’apparaît pas dans l’expression de  Ks .

La constante Ks est appelée produit de solubilité.

La valeur expérimentale du Ks relatif à l’équation (1) vaut, à 25° C :

Ks = [Ag+] [Cl-] = 1,8.10-10 (2)

L’équation (2) stipule que, si de l’AgCl(s ) se trouve en équilibre avec une solution aqueuse de AgCl, le produit des concentrations de Ag+ (aq ) et de Cl- (aq ) doit être égal, à l’équilibre, à 1,8.10-10.

Cette relation reste valable, quelles que soient les autres espèces présentes dans la dite solution.

D’une manière générale, pour un solide ionique

AmBn (s )  mAx+(aq ) + n By-(aq )

Ks = [Ax+]m [ B y-]n

Par exemple, le Ks de Bi2S3 qui se dissocie en 2 Bi3+ et 3 S2- est exprimé par:

Ks = [Bi3+]2 [S2-]3

En cliquant ici , vous trouverez un tableau des valeurs des produits de solubilité les plus courants. Vous avez accès à ce tableau à tout moment, si vous allez consulter la page des Tables de constantes .

Remarques:

1. Le plus souvent, x = n et y = m, mais ce n’est pas le cas de composés tels que FeS, MgCO3, pour lesquels m et n = 1 et x et y = 2, ou encore Hg2I2 qui se dissocie en Hg22+ et 2 I-, où y est alors différent de m.

2. On pourrait définir un produit de solubilité pour n’importe quel composé ionique. Mais on n’utilise cette notion qu’à propos de composés ioniques très peu solubles ou dits " insolubles ".

Les produits de solubilité ont donc, d’une manière générale, des valeurs numériques très petites et les concentrations ioniques toujours très faibles peuvent alors être utilisées à la place des activités puisque la solution est très diluée.

3. Etant donné que les activités relatives des solutés sont des quantités sans dimensions et sans unités, on doit considérer que Ks n’a pas d’unités.
Il faut cependant noter que dans certains ouvrages, on attribue des unités à Ks à partir des unités des concentrations des solutés.