Calcul de la solubilité et du produit de solubilité

aA (s) ↔ cC (aq) + dD (aq) 

Pour connaître la valeur de la constante de produit de solubilité, il est nécessaire de connaître les concentrations molaires des produits (dans l’exemple de réaction, il s’agira de C et D). Si ces produits ont des coefficients stœchiométriques, il faut remonter la concentration à ces valeurs comme indiqué ci-dessous : 

Kps = [C] ^c [D] ^d 

Le réactif A n’est pas inclus dans le calcul du produit de solubilité, car il s’agit d’un solide. Les solides ne sont pas inclus dans le calcul de la constante d’équilibre, car leur concentration ne modifie pas l’expression, et toute modification de leur concentration est négligeable et est donc omise. Ainsi, le produit de solubilité, Ksp, représente le niveau maximal auquel un solide peut se dissoudre dans une solution donnée. 

En général, la formule suivante peut être utilisée pour exprimer la constante du produit de solubilité dans le cas de molécules à plus d’un élément : 

AmBn (s) ↔ mA ⁿ⁺ (aq) + nB ^m- (aq) 

Kps = [A ⁿ⁺ ] ^m [B ^m- ] ⁿ 

Exemple d’expression du produit de solubilité 

• L’expression de la constante du produit de solubilité du CaF ₂ est obtenue comme suit : 

– D’abord la réaction de dissociation est effectuée : CaF ₂ (s) ↔ Ca2+ (aq) + 2F- (aq)

– Ensuite, il s’exprime : 

Kps = [Ca ²⁺ ][F ^– ] ² 

• L’expression de la constante du produit de solubilité de Ca ₂ CrO ₄ est : 

CaSO ₄ (s)↔ Ca ²⁺ (aq) + SO ₄ ^2- (aq) 

Ksp = [Ca ²⁺ ][SO ₄ ^2- ] 

• L’expression de la constante du produit de solubilité du composé Ca ₃ (PO ₄ ) ₂ , est : 

Ca ₃ (PO ₄ ) ₂ ↔ 3 Ca ²⁺ + 2 OP ₄ ^3- 

Kps = [Ca ²⁺ ]3[PO ₄ ^3- ] ² 

Exemple de calcul de produit de solubilité 

Calculez le produit de solubilité du sulfate de calcium, CaSO4, sachant que la concentration à 25 ºC du composé est de 0,0147 M. 

CaSO4 (s)↔ Ca2+ (aq) + SO ₄ ^2- (aq) 

Ksp = [Ca ²⁺ ][SO ₄ ^2- ] 

Kps = [0,0147 M][0,0147 M] = 2,16.10 ^-4  

Calcul de la solubilité à partir du produit de solubilité 

La réaction de dissociation de l’iodure de plomb PbI ₂ , à 298 K a une valeur pour son produit de solubilité de Kps = 7.1.10 ^-9 

PbI ₂ (s) ↔ Pb2+ (aq) + 2I- (aq) 

s 2s 

Kps = [Pb ²⁺ ][I ^– ] ² 

7.1.10 ^-9  = [s][2s] ² 

7,1.10 ^-9 = 4s ³ 

s = 1,2.10  ^-3M

Effets qui modifient les équilibres de dissolution 

• Effet d’ion commun : La solubilité de la réaction est réduite par l’effet d’ion commun. Pour un équilibre donné, une réaction commune et un ion commun ont une valeur constante de produit de solubilité plus faible, et la réaction sans cet ion commun a une valeur constante de produit de solubilité plus élevée. 
• Effet de sel (effet ionique divers) : ayant un effet opposé sur la valeur Kps, par rapport à l’effet des ions communs, les ions rares augmentent la valeur Kps. Les ions rares sont des ions autres que ceux impliqués dans l’équilibre. 
• Paires d’ions – Avec une paire d’ions (un cation et un anion), la valeur Ksp calculée est inférieure à la valeur expérimentale en raison des ions impliqués dans l’appariement. Pour atteindre la valeur Ksp calculée, il faut ajouter plus de soluté. 

Les références

• Constante du produit de solubilité, Ksp–Chimie LibreTexts. (2022). Extrait le 7 février 2022, de https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Physical_and_Theoretical_Chemistry_Textbook_Maps/Supplemental_Modules_(Physical_and_Theoretical_Chemistry)/Equilibria/Solubilty/Solubility_Product_Constant%2C_Ksp
• Le guide de la chimie. https://quimica.laguia2000.com/reacciones-quimicas/producto-de-solubilidad