Transcript Réactions de précipitation

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
Solubilité et formation de solutions.
Les solides ioniques se dissocient dans un solvant polaire
Réactions de précipitation.
L’ion sodique en solution est fortement hydraté
Réactions de précipitation.
Dissolution du sel dans l’eau
Les ions + et - sont séparés
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
Réactions de précipitation.
Solubilité de sels dans l’eau
Réactions de précipitation.
A la saturation, précipitation et dissolution
se font à la même vitesse
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
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
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)
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.
Réactions de précipitation.
Réaction de dissolution
1
Réactions de précipitation.
Réaction de précipitation
Réaction:
2 Li+(aq) + CO32-(aq)
Constante d’équilibre:
Li2CO3 (s)
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]
Réactions de précipitation.
Relation entre la solubilité, s, et Kps
Zn(OH)2 (s)
s
Kps = [Zn2+] . [OH-]2
Zn2+ (aq) + 2 OH- (aq)
s
+
Kps = s . (2s)²
2s
Kps = s. 4s²
Kps = 4s³
Avec Kps = 4,5.10-17
On obtient s = 2,2 . 10-6 mole/L
Réactions de précipitation.
Généralisation de la constante de solubilité
AmBn (s)
m.Ax+ (aq) + n.By- (aq)
Réactions de précipitation.
Tableau de produits de solubilité
produit
Formule
Al(OH)3
Kps
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
Ca3(PO4)2 1 x 10-26
Hydroxyde
d’aluminium
Phosphate de
calcium
Fluorure de
magnesium
MgF2
3.7 x 10-8
Sulfure de nickel
NiS
3 x 10-19
Réactions de précipitation.
Le Qps est une constante qui se nomme quotient réactionnel.
Il se calcule avec les concentrations initiales Créactif.
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
Réactions de précipitation.
Les ions, même hydratés, interagissent entre eux
Répulsions et attractions
Réactions de précipitation.
Définition de la force ionique
Mi est la concentration de l’ion i et Zi est sa charge
Réactions de précipitation.
Définition du coefficient d’activité
log10 f  0.510Z 2 
L’activité « a » d’un ion de concentration M dépend du coefficient f

a = fM
Réactions de précipitation.
Les constantes d’équilibre dépendent des activités
Ca2+(aq) + SO42-(aq)
CaSO4(s)
Pour être exact:
Ksp = aCa 2+ aSO 24
Pour des solutions diluées: Ksp = [Ca2+][SO42-]

Réactions de précipitation.
Les équilibres sont différents dans l’eau douce et l’eau de mer