Dans cette partie, nous allons étudier les acides et les bases en solution. Ces réactions sont souvent très violentes et très rapides, avec un équilibre souvent déplacé vers la droite.

La clé de ce type de réaction est le transfert de protons H+ parfois représenté par H3O+ (ion hydronium) car plus proche de la réalité. Si on retire l’électron d’un atome hydrogène, on ne se retrouve plus qu’avec un noyau, qui a donc une taille extrêmement petite (car c’est le nuage électronique d’un atome qui lui donne une taille importante). Ici, on considère donc un proton H+ quasiment ponctuel. Ainsi, selon la loi de coulomb (qui a une dépendance inversement proportionnelle en r²), cet entité a une très grande force associée. Ceci en fait une entité très réselected.

 La température :

Nous avons vu dans le chapitre consacré à la thermodynamique qu’il existe un lien entre la constante d’équilibre et la variation d’enthalpie libre.

On voit clairement que la constante d’équilibre est reliée à la température. Etant donné que la constante d’équilibre de dissociation est proportionnelle à la solubilité du composé considéré, on peut dire que la température influence la solubilité. 

L’effet d’ions communs :

Nous étudions maintenant la dissolution - précipitation d'un sel dans une solution qui contient déjà un ion en commun avec ce sel. La présence de cet ion commun va diminuer la solubilité du système.

Nous prenons l'exemple de l'étude de la solubilité du chromate d'argent (Ks = 9,0. 10-12) dans une solution qui contient déjà du nitrate d'argent 0,1 M.

Cette solution contient donc déjà des ions argent. Si nous rajoutons du chromate d'argent à cette solution, l'équilibre de précipitation va apparaître : Ag2CrO4(s) ⇄ 2 Ag+ + CrO42- On peut alors écrire l’expression de la constante d’équilibre : Ks = [Ag+]².[ CrO42-] Le produit de solubilité (Ks) étant une constante, ce produit doit être respecté à l'équilibre, quelles que soient les conditions de départ. Une certaine quantité de chromate d'argent va donc se dissoudre dans la solution contenant déjà 0.1 mol/l en argent, jusqu'à ce que le produit ionique donne la valeur du Ks du chromate d’argent. Pour chaque molécule de chromate d'argent se dissolvant, nous aurons deux ions argent formés et 1 ion chromate, c'est donc à la concentration de ce dernier en solution que sera égale la solubilité (s). Nous aurons donc : Ks = (0.1 + 2s)².s Nous pouvons, en première approximation, supposer que la quantité s dissoute sera négligeable devant la concentration initiale en ions argent (0.1 mol/l), ce qui entraine une modification de l’expression du produit de solubilité : Ks = (0.1)² .s

Si on avait dissous ce chromate d’argent dans une solution aqueuse ne contenant aucuns ions communs, on aurait trouvé une solubilité de l’ordre de 10-4 mol/l.

Ceci prouve bien que la présence d’ions communs dans la solution initiale diminue grandement la solubilité d’un composé.

On pouvait s’y attendre en considérant le principe de LeChatelier :

Si on augmente la concentration des ions argent, on favorise la réaction de précipitation qui permet de diminuer leur concentration. Si on augmente la précipitation, on diminue la dissolution et donc la solubilité. 

Le couplage par complexation :

Ici, on considère une variante de la réaction de précipitation : la réaction de complexation. Cette réaction mène à la formation d’un complexe, une molécule constituée d’un ion ou atome métallique central entouré par des ligands.

Tout comme la précipitation, la complexation est un équilibre et il existe donc une constante de complexation que l’on peut définir comme la constante d’équilibre correspondant à la réaction de formation du complexe à partir d’un élément métallique particulier et de ses ligands.

Si on regarde les différences entre les réactions de précipitation et de complexation, on observe que le nouvel équilibre résulte de la somme de deux équations et donc de la multiplication de deux constantes.