B– Dissolution d’un solide ionique dans un solvant

 

1. Qu’est-ce qu’une solution en chimie ?

           On appelle solution le liquide obtenu par dissolution d’un soluté solide dans un solvant.

           La proportion de soluté par rapport au solvant peut être caractérisée par l’une de ces grandeurs :

 

                           Concentration massique

           La concentration massique en soluté apporté dans une solution, notée Cm (ou t), est la masse de soluté contenue dans un litre de solution. Elle s’exprime en grammes par litre (symbole g.L-1)

           Elle se calcule par la relation :

Zone de Texte: 

Où m est la masse de soluté (en g)

V est le volume de la solution (en L)

Cm est la concentration massique de soluté (en g.L-1)

 

 

                                 Concentration molaire

           La concentration molaire en soluté apporté dans une solution, notée C, est la quantité de matière de soluté contenue dans un litre de solution. Elle s’exprime en moles par litre (symbole mol.L-1)

           Elle se calcule par la relation :

Zone de Texte: 

Où n est la quantité de matière de soluté (en mol)

V est le volume de la solution (en L)

C est la concentration molaire de soluté (en mol.L-1)

 

                      Et on a la relation :

Zone de Texte: 

Où M est la masse molaire en g.mol-1

 

 

 

2. Principe de la dissolution

           La dissolution d’un composé ionique comprend trois étapes : prenons l’exemple du solide ionique NaCl.

animation

 

 

                                 Une dissociation (a)

           Les forces électrostatiques qui s’exercent entre le solvant et les ions à la surface du cristal compensent les forces électrostatiques attractives internes du cristal sur ces ions : les ions se détachent du cristal.

 

                                 Une solvatation (b)

           Les ions dissociés s’entourent de molécules de solvant attirées sous l’effet des forces électrostatiques. Les ions sont solvatés. Si le solvant est de l’eau,  on dit que l’ion est hydraté et on ajoute l’indice (aq) en indice à la formule de l’ion.

 

                                 Une dispersion

           Sous l’effet de l’agitation thermique (ou par une agitation mécanique réalisée par un agent extérieur), les ions solvatés se répartissent progressivement dans l’ensemble du solvant. On obtient un mélange homogène : la solution.

 

 

 

3. Equation de dissolution d’un solide ionique

           Lors de l’étape de l’hydratation en solution aqueuse, les ions s’entourent de molécules d’eau.

           Pour indiquer qu’ils sont hydratés, on ajoute l’indice (aq) à leurs symboles.

           L’équation de dissolution dans l’eau d’un solide ionique de formule AX(s) constitué de cations A+ et d’anions X− s’écrit :

AX(s) à A+ (aq) + X− (aq)

 

Exemples:                                                                     NaCl(s) à Na+ (aq) + Cl− (aq)

 

CoCl2(s) à Co2+ (aq) + 2 Cl− (aq)

 

 

 

4. Concentration d’un ion en solution

                                 Concentration effective d’un ion

           La concentration effective molaire d’un ion X est notée [X]. Elle s’exprime en mol/L. Elle est donnée par la relation :

Zone de Texte: 

Avec nX quantité de matière de l’ion en mol

et V volume de la solution en L

 

                                 Relation entre concentration effective et concentration apportée C

Zone de Texte: 

Avec a le coefficient stœchiométrique de X dans l’équation de dissolution

 

Exemple : le chlorure de fer III

FeCl3(s) à Fe3+ (aq) + 3 Cl− (aq)

           D’après l’équation, pour un  FeCl3 il y a 3 fois plus d’ions Cl- que d’ions Fe3+ dans la solution.

           On peut donc écrire :

nCl- = 3 nFe3+ = 3 nFeCl3               d’où               [Cl-] =3 [Fe3+] = 3 C

 

 

 

 

 

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