Effets de la température sur la solubilité
Étudier la dissolution des substances et présenter la notion de solubilité.
Les fondements scientifiques de cette expérience
Comment et pourquoi un soluté se dissout-il dans l’eau ? Avez-vous déjà remarqué que l’eau chaude nettoie mieux ? Cette expérience examine ce qui se passe lorsque diverses substances sont mélangées à de l’eau, ainsi que l’effet de la température sur la dissolution.
Lorsqu’un sel cristallin est placé dans l’eau, les molécules d’eau entourent les ions, affaiblissent les liaisons qui maintiennent ces derniers ensemble dans l’état solide et permettent aux ions de passer en solution.
La solubilité d’une substance détermine la tendance de ses particules à se dissoudre et est définie comme la masse de soluté nécessaire pour saturer 100 g de solvant. Lorsque le solvant est de l’eau, on remplace souvent 100 g par 100 ml, mais cette pratique n’est pas recommandée.
Les substances se dissolvent jusqu’à ce que la solution atteigne un état de saturation et qu’aucune autre quantité de solide ne puisse plus s’y dissoudre.
Dans certains cas, la solubilité peut être très élevée et une grande quantité de solide se dissoudra avant que la solution n’atteigne la saturation.
La solubilité de divers solutés dans l’eau couvre une très large gamme.
Certains sels très solubles se dissolvent très facilement, comme c’est le cas du nitrate de potassium, du sulfate de cuivre et du saccharose.
D’autres sels ne semblent pas se dissoudre du tout (1×10–15 g dans 1 kg d’eau), quelle que soit la température. La mention « très soluble » signifie généralement suffisamment soluble pour former des solutions aqueuses de 0,1 à 1,0 molaire. Les sels dont la solubilité dans l’eau est inférieure à cette valeur à température ambiante sont appelés sels légèrement solubles.
Matériel utilisé
- Tubes à essai — PLA-007
- Portoir pour tubes à essai — PLA-012
- Porte-tubes à essai — PLA-017
- Spatule à double extrémité — PLA-024
- Brûleur à alcool — CHE-022
- Support trépied — HEA-014
- Support en fer — CHE-037
- Grille métallique — HEA-015
- Verre à mesure de 250 ml — HEA-002
- Thermomètre — HEA-005
- Tige en verre — PLA-004
Produits chimiques et réactifs
- Carbonate de calcium — R : 37/38-41 S : 26-36/37/39
- Sulfate de cuivre — R : 22-35/38-50/53 S : 22-60-61
- Chlorure de sodium
- Saccharose
- Eau distillée
Consignes de sécurité
- Faites attention lorsque vous utilisez le brûleur et la verrerie chaude.
Questions destinées aux élèves
- Quelle substance s’est dissoute ?
- Quel effet l’eau a-t-elle sur ces substances ?
- Que se passe-t-il lorsque l’on augmente la température ?
- Pourquoi le carbonate de calcium ne se dissout-il pas ?
À quoi s’attendre
Le chlorure de sodium se dissout, le sulfate de cuivre se dissout, le saccharose se dissout. Les molécules d'eau entourent les ions du sel, ce qui affaiblit leur attraction. L'eau étant une molécule polaire, elle a tendance à s'orienter autour des ions en fonction de leur signe. À température plus élevée, le chlorure de sodium, le sulfate de cuivre et le saccharose se dissolvent plus rapidement. Le carbonate de calcium ne se dissout pas encore de manière notable. À des températures plus élevées, le mouvement des particules dans la solution est plus rapide, ce qui facilite la dissolution. Le carbonate de calcium est un sel très peu soluble.
Élimination
Versez les solutions dans le récipient destiné aux déchets liquides.
Réalisez cette expérience dans votre classe
Cette expérience s'inscrit dans le cadre d'ATP Volta, un laboratoire scientifique mobile autonome qui transforme une salle de classe ordinaire en véritable laboratoire dédié aux STEM, proposant plus de 200 expériences en physique, chimie, biologie, robotique et ingénierie. « Gali », le tuteur basé sur l'IA intégré à ATP Connect, guide les élèves à chaque étape et répond à leurs questions directement au poste de travail.
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