Comment calculer la solubilité d'un soluté dans un solvant ?

Déterminer la solubilité d’un soluté : un guide pratique

La solubilité d’un soluté dans un solvant, une notion fondamentale en chimie, représente la quantité maximale de soluté pouvant se dissoudre dans une quantité donnée de solvant à une température et une pression spécifiques. Contrairement à une idée répandue, calculer cette solubilité n’est pas toujours aussi simple qu’une simple division. Cet article détaille les méthodes de calcul, les unités impliquées et les nuances importantes à considérer.

La formule la plus basique, souvent présentée comme définition, est effectivement :

s = m / V

Où :

• s représente la solubilité du soluté.
• m représente la masse du soluté dissous (en grammes, milligrammes, kilogrammes, etc.).
• V représente le volume du solvant (en litres, millilitres, mètres cubes, etc.).

Cette formule fournit une solubilité exprimée en unités directement dérivées des unités de masse et de volume. Ainsi, on obtient des solubilités exprimées en g/L (grammes par litre), mg/L (milligrammes par litre), kg/m³ (kilogrammes par mètre cube), etc. Le choix des unités est primordial et doit être clairement spécifié. Utiliser des unités incohérentes conduit à des résultats erronés et non interprétables.

Au-delà de la simple division : les facteurs influençant la solubilité

Il est crucial de comprendre que cette formule simple est une approximation valable uniquement dans des conditions spécifiques. La solubilité réelle est influencée par plusieurs facteurs :

• La température: La solubilité de la plupart des solides dans les liquides augmente avec la température, tandis que celle de certains gaz diminue.
• La pression: La pression a un impact significatif sur la solubilité des gaz, suivant la loi de Henry. L’influence sur la solubilité des solides est généralement négligeable.
• La nature du soluté et du solvant: La polarité du soluté et du solvant joue un rôle déterminant. “Similis similibus solvuntur” (le semblable dissout le semblable) est un principe fondamental : un soluté polaire se dissout mieux dans un solvant polaire, et vice-versa.
• La présence d’autres substances: L’ajout d’autres solutés peut modifier la solubilité d’un soluté donné, par exemple via l’effet d’ions communs.

Calcul de la solubilité dans des cas plus complexes:

Dans des situations plus complexes, la simple formule s = m/V peut être insuffisante. Par exemple, pour exprimer la solubilité d’un composé ionique, il est plus pertinent d’utiliser la concentration molaire (en mol/L), qui prend en compte le nombre de moles de soluté dissous. Ce calcul nécessite la connaissance de la masse molaire du soluté.

En conclusion, déterminer la solubilité d’un soluté nécessite une approche rigoureuse. Si la formule s = m/V offre une première approximation, il est indispensable de tenir compte des facteurs qui influencent la solubilité et de choisir les unités appropriées pour une expression précise et informative du résultat. Dans certains cas, une approche plus sophistiquée, impliquant des concepts comme la concentration molaire ou d’autres paramètres thermodynamiques, peut être nécessaire pour une description complète de la solubilité.