Patrick Sharrock Département de chimie IUT Castres CHIMIE GENERALE Patrick Sharrock Département de chimie IUT Castres

Cours n°3 PROGRAMME Solubilité et formation de solutions. Réactions de précipitation, produits de solubilité Formation de complexes, constantes d’équilibre Adsorption, isothermes de Langmuir

Les solides ioniques se dissocient dans un solvant polaire Solubilité et formation de solutions. Les solides ioniques se dissocient dans un solvant polaire

L’ion sodique en solution est fortement hydraté Réactions de précipitation. L’ion sodique en solution est fortement hydraté

Dissolution du sel dans l’eau Les ions + et - sont séparés Réactions de précipitation. Dissolution du sel dans l’eau Les ions + et - sont séparés

Changements de volumes aqueux par mole d’ions Réactions de précipitation. Changements de volumes aqueux par mole d’ions Les cations sont petits, les anions sont gros La dissolution de la soude dans l’eau donne: -6.6 + 1.4 = -5.2 cm3/mol

Solubilité de sels dans l’eau Réactions de précipitation. Solubilité de sels dans l’eau

Réactions de précipitation. A la saturation, précipitation et dissolution se font à la même vitesse

2 AgNO3 (aq) + Na2CO3 (aq) 2 NaNO3 (aq) + Réactions de précipitation. 2 AgNO3 (aq)   +   Na2CO3 (aq)        2 NaNO3 (aq) + La rencontre de deux ions formant un sel peu soluble donne un précipité Les ions nitrates et sodium sont dits spectateurs Les ions argent et carbonate sont acteurs

La solubilité « s » d’un composé de formule AnBm est: Réactions de précipitation. La solubilité « s » d’un composé de formule AnBm est: S = [Am+] / n = [Bn-] / m Par exemple la solubilité de Na2SO4 est: La concentration de SO4 en moles/l Ou la concentration de Na divisée par deux. On a ici: A=Na, B=SO4 et n=2, m=1, donc: [Na1+]/2 = [SO42-]/1

Les équilibres de dissolution Réactions de précipitation. Les équilibres de dissolution Na Cl (solide) ------- 1Na +1(aq) + 1 Cl -1(aq) Na2SO4(s) ------- 2Na +1(aq) + 1SO4 -2(aq) AnBm(solide) <---------> n Am+(aqueux) + m Bn-(aqueux)

Aspect quantitatif de l'équilibre, cas général Réactions de précipitation. Aspect quantitatif de l'équilibre, cas général a.A + b.B    c.C + d.D une concentration de départ (initiale) se note : CA = 0,1 mole/L la concentration à l'équilibre se note : [ A ] Si Kc est grand on tend vers la réaction complète. Si Kc est très petit  on tend vers une réaction impossible.

Réaction de dissolution Réactions de précipitation. Réaction de dissolution 1

Réaction de précipitation Réactions de précipitation. Réaction de précipitation Réaction: 2 Li+(aq) + CO32-(aq) Li2CO3 (s) Constante d’équilibre:

Généralisation de la constante de solubilité Réactions de précipitation. Généralisation de la constante de solubilité Le produit de solubilité s’écrit: Ps = [Am+]n . [Bn-]m Par exemple pour Na2SO4: Ps = [Na]2 x [SO4]

Relation entre la solubilité, s, et Kps Réactions de précipitation. Relation entre la solubilité, s, et Kps Zn(OH)2 (s) Zn2+ (aq)  + 2 OH- (aq)           s s        +        2s            Kps = [Zn2+] . [OH-]2 Kps = s . (2s)² Kps = s. 4s² Kps = 4s³ Avec Kps = 4,5.10-17 On obtient s = 2,2 . 10-6 mole/L

Généralisation de la constante de solubilité Réactions de précipitation. Généralisation de la constante de solubilité AmBn (s)    m.Ax+ (aq) + n.By- (aq)

produit Formule Kps Al(OH)3 4.6 x 10-33 BaCO3 5.1 x 10-9 PbCl2 Réactions de précipitation. Tableau de produits de solubilité produit Formule Kps Hydroxyde d’aluminium Al(OH)3 4.6 x 10-33 Carbonate de barium BaCO3 5.1 x 10-9 Chlorure de plomb PbCl2 1.6 x 10-5 Chlorure d’argent AgCl 1.8 x 10-10 Phosphate de calcium Ca3(PO4)2 1 x 10-26 Fluorure de magnesium MgF2 3.7 x 10-8 Sulfure de nickel NiS 3 x 10-19

Le Qps est une constante qui se nomme quotient réactionnel. Réactions de précipitation. Le Qps est une constante qui se nomme quotient réactionnel. Il se calcule avec les concentrations initiales Créactif.

Au point A on a AgCl+AgNO3 et en C on a NaCl+AgCl Réactions de précipitation: effet d’ions communs Au point A on a AgCl+AgNO3 et en C on a NaCl+AgCl En D la solution n’est pas saturée, en E AgCl précipite Au point B on a une solution saturée de AgCl pur

Réactions de précipitation: effet d’ions divers La solubilité du chlorure d’argent dépend de la concentration en nitrate de sodium

Les ions, même hydratés, interagissent entre eux Réactions de précipitation. Les ions, même hydratés, interagissent entre eux Répulsions et attractions

Définition de la force ionique Réactions de précipitation. Définition de la force ionique Mi est la concentration de l’ion i et Zi est sa charge

a = fM Définition du coefficient d’activité Réactions de précipitation. Définition du coefficient d’activité L’activité « a » d’un ion de concentration M dépend du coefficient f a = fM

Pour des solutions diluées: Ksp = [Ca2+][SO42-] Réactions de précipitation. Les constantes d’équilibre dépendent des activités Pour être exact: Pour des solutions diluées: Ksp = [Ca2+][SO42-]

Les équilibres sont différents dans l’eau douce et l’eau de mer Réactions de précipitation. Les équilibres sont différents dans l’eau douce et l’eau de mer