Une espèce chimique est dite soluble lorsque toutes les molécules de l'espèce se transforment en deux formes ioniques différentes, en ions positifs (cations) et en ions négatifs (anions). Dans ce cas, les différents ions se répartissent de façon aléatoire et homogène, dans tout le volume de la solution.
La solubilité représente la quantité maximale de soluté que l'on peut dissoudre dans un solvant à une température donnée. Pour déterminer la solubilité, il sera donc important de contrôler la température le plus possible afin que celle-ci demeure constante tout au long de l'expérience.
Si les molécules du corps sont polaires, elles interagissent avec les molécules d'eau et des liaisons intermoléculaires s'établissent. Le corps est donc soluble dans l'eau. Ces liaisons intermoléculaires sont les liaisons hydrogène.
La solubilité d'une substance dans un solvant est fortement influencée par la température du solvant. En chauffant un liquide on n'accélère pas seulement le processus de dissolution mais on augmente la solubilité de la plupart des solutés.
Un composé insoluble dans l'eau est un composé qui ne peut pas être dissous dans l'eau. Les règles de solubilité dans l'eau résumées dans le tableau ci-dessous peuvent être utilisées pour déterminer quelles substances ioniques sont solubles et lesquelles sont insolubles.
Les composés organiques solides polaires ou aptes à être ionisés sont solubles dans l'eau (cas de l'acide citrique). En revanche, les polymères usuels à longue chaîne non polaire sont insolubles dans l'eau (polyéthylène, PVC, cellulose, polyurée…).
Des substances insolubles :
L'huile étant non miscible dans l'eau, elle est indissoluble; mais le sable, lui, n'est pas dissoluble car il n'a strictement aucune solubilité dans une solution aqueuse standard. Une substance insoluble est un solide ou un liquide qui ne se dissout pas dans un solvant même après mélange.
Lorsque deux substances sont miscibles, elles sont aussi complètement solubles l'une dans l'autre, quel que soit leur ordre d'introduction. Par exemple, le tétrahydrofurane (THF) et l'eau sont miscibles.
Le solvant est le liquide majoritaire qui solubilise les solutés. Une solution est obtenue en mélangeant 50 mL d'eau et 100 mL d'éthanol (un alcool). Le liquide majoritaire est l'éthanol, c'est donc le solvant. Le soluté est l'eau.
Le chlorure de sodium NaClX(s) se dissout bien dans l'eau car c'est un solide ionique. Les molécules polaires se dissolvent aussi bien dans l'eau. Ce n'est pas le cas des molécules apolaires, qui nécessitent un solvant apolaire (comme le cyclohexane).
L'oxygène, qui est un gaz, est peu soluble dans l'eau. À l'inverse, le chlorure de sodium, un sel solide, est très soluble dans l'eau. Par contre, l'aluminium est un solide très peu soluble dans l'eau.
Dans 2L d'eau, on peut dissoudre au maximum 358 x 2 = 716g de sel. Dans 1 000 mL = 1L d'eau, on peut dissoudre au maximum 358 g de sel. Dans 100 mL d'eau, on peut dissoudre au maximum 358 /10 = 35.8g de sel. Dans 50mL d'eau, on peut dissoudre au maximum 35.8 / 2 = 17.9g de sel.
donc m(A) = n(A) × M(A), avec M(A) la masse molaire de l'espèce A. Lorsque le soluté introduit n'est pas totalement dissous, la solution obtenue est dite saturée en ce soluté. On atteint alors une concentration limite appelée solubilité.
Plus le pH baisse, plus l'anion est consommé et plus la solubilité augmente.
La solubilité d'une espèce chimique dans un solvant correspond à la concentration maximale de cette espèce chimique dans le solvant considéré. Elle s'exprime en mole par litre (mol·L−1).
La solubilité d'une espèce chimique dans un solvant correspond à la masse maximale d'espèce pouvant être dissoute dans 1 litre de solvant. La solubilité est notée s. La masse m est exprimée en gramme (g) et le volume de solution en litre (L).
Expression de la solubilité La solubilité, notée "s" s'exprime le plus souvent en g/L ou en mole/L. Un composé sera dit "peu soluble" si sa solubilité est inférieure à 0,1 mole par litre de solution.
Comment expliquer la solubilité ? Un corps solide « S » est soluble dans un liquide « L » si ses particules de base (atomes, ions, molécules) ont tendance à établir des liaison avec les particules de L plus solides que celles existant entre celles du solide.
Deux liquides sont miscibles si ils ont la possibilité de se mélanger pour former une solution homogène. Lorsque deux liquides ne sont pas miscibles, le liquide le plus léger se place au dessus de l'autre. Celui qui a la plus petite masse volumique reste au dessus.
Les matériaux ayant une affinité particulière pour l'eau - ceux sur lesquels ils se propagent, maximisant le contact - sont appelés hydrophiles. Ceux qui repoussent naturellement l'eau, provoquant la formation de gouttelettes, sont appelés hydrophobes.
Les solides ioniques et les solides composés de molécules polaires nécessitent un solvant polaire (comme l'eau) pour se dissoudre, car leur solubilité y est plus élevée que dans un solvant apolaire.
Autrement dit, les substances de même polarité sont mutuellement solubles. Les substances polaires se dissolvent dans des solvants polaires. Les substances non polaires se dissolvent dans des solvants non polaires.
Le sucre est soluble. D'autres solides comme le sable ou la craie, par exemple, ne se mélangent pas à l'eau, on dit qu'ils sont insolubles.