Possibilité de précipitation entre deux ions

[Clement.R]

Bonjour à tous,

Je suis actuellement en train de préparer mon exam de PH et solubilité de la semaine prochaine. Seulement voilà, je n'arrive pas à comprendre comment faire pour savoir si deux ions sont capables de précipiter entre eux.
Par exemple, si on mélange une solution de nitrate d'argent (Ag+ +NO3-) et une solution d'acétate de sodium (Na+ + CH3CO0-), nous avons noté dans l'exo que seuls Ag+ et CH3CO2- sont capables de précipiter. Mais pourquoi NO3- et Na+ n'ont pas cette capacité à précipiter entre eux?
Je risque peut-être de revenir avec d'autres questions, car je suis en assez grandes difficultés depuis le début de l'année...
Merci à tous, et bon WE!
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[Resartus]

Bonjour,
La solubilité (ou pas) d'un sel résulte d'un équilibre subtil entre l'énergie de solvatation de ce composé, et celle des ions qui le composent.
Et malheureusement, malgré les progrès importants réalisés notamment en chimie numérique, on n'arrive pas encore
à la déterminer théoriquement.

Le seul moyen aujourd'hui est de mesurer expérimentalement les constantes de solubilité aux diverses températures...

A votre niveau, je suppose qu'il faut connaitre les cas d'insolubilité les plus fréquents dans l'eau (Chlorure d'argent, sulfate de baryum, etc),
voir par exemple ceci : http://www.aclg.ulg.ac.be/Create/Mod...CG/page_32.htm

mais qu'on vous donnera les constantes dès qu'on parle de sels plus rares ou de solvants autres que l'eau...

[Clement.R]

Merci beaucoup pour la rapidité de votre réponse.
En plus de vos explications, je me suis rendu compte que l'on recherchais une précipitation spécifique qui n'était pas demandé explicitement, donc j'ai réussit à m'en sortir!

A présent, me voici confronté à un nouveau problème: l'effet d'ion commun.
La question sur laquelle je bloque est la suivante: Calculer la solubilité de PbCl2 dans une solution contenant 10^-1mol/L de nitrate de plomb Pb(NO3)2 (totalement dissocié)

J'ai tout d'abord calculé la solubilité de PbCl2 dans l'eau pure et ai trouvé s=1.60*10^-2 mol/L

A présent je me retrouve avec une équation du style: Ks=(s'+s)(2s')²=0 d'où 4s'^3 + 2s's² -Ks=0 ...seulement je n'ai jamais appris à résoudre une équation d'ordre 3. Je pense donc qu'une erreur s'est glissée dans mon raisonnement.

Pas sur que tout soit clair pour vous, je peux essayer de vous glisser mon brouillon si besoin.

Merci

[Resartus]

Bonjour,
Dans votre équation, ce n'est pas s qui doit figurer, mais 1/10 (la concentration de Pb2+ apportée par Pb(NO2)2), et vous avez également fait une autre erreur dans le développement
Une fois rectifiée, l'équation est en effet du troisième degré en s'. Il existe des méthodes mathématiques exactes, mais sans intérêt ici.
Il faut simplement trouver une valeur approchée :
Comme la constante de solubilité est très faible, on peut négliger s' devant 1/10 dans (s'+1/10), et cela se ramène à une équation avec s'² facile à calculer
Mais si vous êtes puriste, vous pouvez résoudre numériquement l'équation exacte avec votre calculette favorite, et vous apercevoir que l'erreur commise était faible....

[A voir en vidéo sur Futura]

[Clement.R]

Merci, si je ne me trompe pas, l'équation revient à 4s'^3 + 4(1/10)s'² -Ks=0 ?
Pour ce qui est de la négligence de s' par rapport à 1/10, cela signifie que dans notre cas, nous avons forcément s'<1/10 ? Mais comment peut-on traduire cela par rapport aux solides eux même? J'entends par la la diminution de la solubilité d'un tel ou d'un tel due à leur ion commun? (Pas sur que vous compreniez ma question...)
Merci encore.

[HarleyApril]

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La solubilité (ou pas) d'un sel résulte d'un équilibre subtil entre l'énergie de solvatation de ce composé, et celle des ions qui le composent.
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Ajoutons également l'énergie réticulaire du précipité (i.e. l'énergie correspondant aux liaisons dans le cristal).

[Resartus]

Bonjour,
Effectivement, je ne comprends pas votre question...
Vous avez la bonne équation, et le fait que s' est très petit veut dire que 4s'^3 est petit devant 4/10*s'2
donc on a à peu près s'=racine(10*Ks/4).
Faites le calcul, et vous verrez bien que s' devient nettement plus petit que ne l'était s
En résumé, quand on a un des deux ions déjà présent en grande quantité, on ne peut plus dissoudre autant du produit peu soluble. C'est une conséquence directe de la notion de produit de solubilité. Comme le produit est constant, si l'un des termes augmente, l'autre doit diminuer et c'est la quantité de ce deuxième ion qui devient le facteur limitant pour la dissolution.

[Clement.R]

Même sans la comprendre vous arrivez à y répondre!!
Merci beaucoup, me voici un peu mieux éclairé à ce sujet!

J'avance doucement, et reviens vers vous au besoin, bonne soirée

[Clement.R]

Me revoilà déjà....

Nous avons une solution de phosphate d'argent à 0.01mol/L.
On a donc Ag3PO4 --> 3Ag+ + PO43-
Si on résonne en mole, avons nous bien n(Ag3PO4)= 0.01 mol
n(Ag+)= 0.03 mol
n(PO43-)= 0.01 mol ?

Car il me faut savoir si la solution est saturée, j'ai donc fait le produit ionique de cette solution soit [0.03]^3 * [0.01]= 2.7*10^-7 > Ks (qui vaut 10^-20) et donc que la solution est saturée. Mon raisonnement est-il correct?

Je sais qu'il existe une autre méthode qui est de comparer C à s, mais je préfère utiliser celle-ci, si elle est correcte bien entendu!

[moco]

Ton résultat est correct. Tu peux en conclure qu'il n'est pas possible faire une solution de phosphate d'argent 0.01 M.

Il est vrai qu'on peut poser la question en sens inverse, et se demander quelle est la solubilité s du phosphate d'argent en solution saturée, d'après la valeur de K_s. On pose que K_s = (3s)³·s = 2.7·10^-7. En résolvant cette équation, tu vas trouver une valeur de s bien plus petite que 0.01 M.

[Clement.R]

Bonjour,

Merci, en effet je comprends mieux avec votre explication!

Une nouvelle question me pose souci: a 0.01 mol de phosphate d'argent dans 1L d'eau pure on ajoute 0.01 mol de chlorure de sodium solide. Y a-t-il précipitation de chlorure d'argent?

Mon raisonnement:

On a Ag3PO4 --> 3Ag+ + PO43-
et NaCl --> Na+ + Cl-
On fait donc le produit ionique de chlorure d'argent: [Ag+]^3*[Cl-]= (4.4*10^-6)^3 (qui est s dans l'eau pure de Ag3PO4) * 0.01 = 8.5*10^-19 mol/L < Ks qui vaut 10^-9.8 donc pas de pricipitation.

Raisonnement fait en TD:

Produit ionique: [Ag+][Cl-]=3*s*0.01=1.32*10^-6 mol/L > Ks donc précipitation.

Mon problème réside donc dans l'expression de la concentration pour Ag+, je n'arrive pas à comprendre pourquoi elle est égale à 3s...si quelqu'un arrive à m'éclairer!
Bonne journée!

[moco]

Ag3PO4 est à considérer comme une grappe de raisin formée d'une tige PO4 et de trois raisins Ag. Si tu dissous s = 1000 grappes de raisins dans de l'eau, et que tous les raisins se séparent, tu auras 3s = 3000 ions Ag en solution et s = 1000 tiges PO4

[Clement.R]

D'accord, donc si je comprends bien, lorsque l'on est dans l'eau pure on ne s'occupe pas des exposants, j'entends par là que par exemple dans notre cas on ne met pas au cube, on multiplie seulement par 3. On utilise les exposants seulement lorsqu'il s'agit d'un mélange. Est-ce bien cela?

[Resartus]

Bonjour,
Attention, dans le calcul de la constante Ks, c'est le CUBE de la concentration en Cl qu'il faut utiliser (ce qui n'est pas du tout pareil que multiplier par 3).

[moco]

Non, Resartus ! Désolé de te contredire !
Ce n'est que dans le calcul du produit de solubilité de Ag3PO4 qu'il faut élever la concentration de l'argent au cube. Quand on fait intervenir le produit de solubilité de AgCl il faut mettre la concentration de l'argent à la puissance 1, car il y a un seul ion Ag quand AgCl se dissout.
Ici on considère une solution saturée de Ag3PO4, et la solubilité de cette substance est appelée s : Mais la concentration de l'ion argent dans cette solution vaut bien 3s. Et c'est valeur qu'il faut introduire dans le produit de solubilité de AgCl si on ajoute des ions chlore Cl- à cette solution de Ag3PO4.

[Resartus]

Bonsoir,
Ah oui, Désolé....