La solubilité est définie comme la quantité maximale d'une substance qui peut être dissous en autre. C'est le montant maximum de soluté qui peut être dissous dans un solvant à l'équilibre, ce qui produit un solution saturée. Lorsque certaines conditions sont remplies, du soluté supplémentaire peut être dissous au-delà du point de solubilité à l'équilibre, ce qui produit une solution sursaturée. Au-delà de la saturation ou de la sursaturation, l'ajout de soluté n'augmente pas la concentration de la solution. Au lieu de cela, l'excès de soluté commence à précipiter hors de la solution.
Le processus de dissolution est appelé dissolution. La solubilité n'est pas la même propriété de la matière que le taux de solution, qui décrit la vitesse à laquelle un soluté se dissout dans un solvant. La solubilité n'est pas non plus la même que la capacité d'une substance à en dissoudre une autre à la suite d'une réaction chimique. Par exemple, le zinc métallique "se dissout" dans l'acide chlorhydrique par une réaction de déplacement qui se traduit par des ions zinc en solution et la libération d'hydrogène gazeux. Les ions zinc sont solubles dans l'acide. La réaction n'est pas une question de solubilité du zinc.
Dans les cas familiers, un soluté est un solide (par exemple, sucre, sel) et un solvant est un liquide (par exemple, de l'eau, du chloroforme), mais le soluté ou le solvant peut être un gaz, un liquide ou un solide. Le solvant peut être soit un substance pure ou un mélange.
Le terme insoluble implique qu'un soluté est peu soluble dans un solvant. Dans très peu de cas, il est vrai qu'aucun soluté ne se dissout. Généralement, un soluté insoluble se dissout encore un peu. Bien qu'il n'y ait pas de limite stricte et rapide définissant une substance comme insoluble, il est courant d'appliquer un seuil où un soluté est insoluble si moins de 0,1 gramme se dissout pour 100 millilitres de solvant.
Miscibilité et solubilité
Si une substance est soluble en toutes proportions dans un solvant spécifique, elle est dite miscible en elle ou possède la propriété appelée miscibilité. Par exemple, l'éthanol et l'eau sont complètement miscibles entre eux. En revanche, l'huile et l'eau ne se mélangent pas ou ne se dissolvent pas l'une dans l'autre. Le pétrole et l'eau sont considérés comme immiscible.
La solubilité en action
La dissolution d'un soluté dépend des types de liaisons chimiques dans le soluté et le solvant. Par exemple, lorsque l'éthanol se dissout dans l'eau, il conserve son identité moléculaire en tant qu'éthanol, mais de nouvelles liaisons hydrogène se forment entre l'éthanol et les molécules d'eau. Pour cette raison, le mélange d'éthanol et d'eau produit une solution avec un volume plus petit que vous obtiendriez en additionnant les volumes de départ d'éthanol et d'eau.
Lorsque le chlorure de sodium (NaCl) ou un autre composé ionique se dissout dans l'eau, le composé se dissocie en ses ions. Les ions se solvatent ou sont entourés d'une couche de molécules d'eau.
La solubilité implique un équilibre dynamique, impliquant des processus opposés de précipitation et de dissolution. L'équilibre est atteint lorsque ces processus se produisent à un rythme constant.
Unités de solubilité
Les tableaux et tableaux de solubilité répertorient la solubilité de divers composés, solvants, température et autres conditions. L'Union internationale de chimie pure et appliquée (UICPA) définit la solubilité en termes de proportion de soluté par rapport au solvant. Les unités de concentration autorisées comprennent la molarité, la molalité, la masse par volume, le rapport molaire, la fraction molaire, etc.
Facteurs affectant la solubilité
La solubilité peut être influencée par la présence d'autres espèces chimiques dans une solution, les phases du soluté et du solvant, la température, la pression, la taille des particules de soluté et la polarité.