Chapitre 4 : Les Équilibres de Précipitation

Introduction

Les équilibres de précipitation concernent les réactions où des solides insolubles se forment et se dissocient en solution. Ils jouent un rôle crucial dans divers processus chimiques, industriels, et environnementaux.

I. Formation et Dissolution des Précipités

Produit de Solubilité (Ksp)

Définition: Le produit de solubilité, $K_{\mathrm{sp}}$, est une constante d'équilibre qui représente la solubilité d'un composé ionique légèrement soluble dans l'eau. Il est défini pour une réaction de dissociation d'un solide en ses ions constituants.

$$AB(s)⇌A(aq)++B(aq)−

Pour cette réaction, le produit de solubilité est donné par :

$$Ksp=[A+][B−]

Calcul du Ksp: Pour un sel de formule ${\text{A}}_m{\text{B}}_{\mathrm{n,}}$ la solubilité s (en mol/L) du sel dans l'eau est telle que :

$$AmBn⇌mAn++nBm−

Le produit de solubilité est alors :

$$Ksp=[An+]m[Bm−]n 

Exemple: Pour le chlorure d'argent ($\text{AgCl)}$

${\text{AgCl}}_{(s)}\rightleftharpoons {\text{Ag}}_{(aq)}^{+}+{\text{Cl}}_{(aq)}^{-}$

$$Ksp=[Ag+][Cl−]

Effet d'Ions Communs

Principe: L'ajout d'un ion commun à une solution d'un sel peu soluble réduit la solubilité du sel. Cela s'explique par le principe de Le Chatelier : l'ajout d'un produit à l'équilibre déplace la réaction vers la gauche, favorisant la précipitation du sel.

Exemple: Ajouter $\text{NaCl}$ (qui dissocie en ${\text{Na}}^{+}$ et ${\text{Cl}}^{}$) à une solution contenant $\text{AgCl}$ diminue la solubilité de $\text{AgCl}$.

Précipitation Fractionnée

Définition: La précipitation fractionnée est une méthode de séparation des ions en solution basée sur leurs différences de solubilité. Les ions les moins solubles précipitent en premier.

Exemple: Dans une solution contenant ${\text{Ag}}^{+}$ et ${\text{Pb}}^{2+}$, l'ajout progressif de ${\text{Cl}}^{-}$ précipite d'abord $\text{AgCl}$ (car $K_{sp}$ de $\text{AgCl }$ est plus petit) avant de précipiter ${\text{PbCl}}_2$

II. Applications Pratiques

Purification

La précipitation est utilisée pour purifier des composés en éliminant les impuretés solubles. Les impuretés peuvent être précipitées par l'ajout d'un réactif approprié et ensuite éliminées par filtration.

Exemple: Purification de sels comme le sulfate de baryum (${\text{BaSO}}_4$) en éliminant les ions sulfate par précipitation avec des ions baryum.

Analyse Gravimétrique

Définition: L'analyse gravimétrique est une méthode d'analyse quantitative qui repose sur la formation et la pesée d'un précipité.

Procédure:

1. Dissoudre l'échantillon dans une solution appropriée.
2. Ajouter un réactif précipitant pour former un précipité.
3. Filtrer, laver, sécher et peser le précipité.
4. Utiliser la masse du précipité pour calculer la quantité de l'élément d'intérêt dans l'échantillon initial.

Exemple: Détermination de la teneur en sulfate dans une solution par précipitation avec des ions baryum :

SO4^{2-}; Ba^{2+}_4

La masse de ${\text{BaSO}}_4$​ précipité est utilisée pour calculer la concentration de ${\text{SO}}_4^{2-}$ dans la solution initiale.

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