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L'équilibre hétérogène

Un solide dissous en contact avec le solide pur

Expérience

Deux tubes à essai renferment du bichromate de potassium, un solide orangé cristallin. Dans le premier tube il y en a peu, dans le deuxième beaucoup. On verse une même quantité d'eau dans les deux tubes, puis on agite pour atteindre l'équilibre. Voici le résultat:

L'intensité de coloration dans la phase aqueuse (donc la molarité du bichromate) semble être la même.

Interprétation

En phase aqueuse, le bichromate est dissocié en ions. L'équilibre est donc le suivant: $K_2Cr_2O_7(s)$ $\leftrightarrows$ $2K^+(aq)$ $+$ $Cr_2O_7^{2-}(aq)$ Comme le bichromate de potassium se trouve seul dans la phase inférieure solide, sa concentration $c = [K_2Cr_2O_7(s)]$ y est constante, et la loi de Guldberg et Waage nous donne dans les deux cas: $\frac{[K^+]_{aq}^2[Cr_2O_7^{2-}]_{aq}}{[K_2Cr_2O_7(s)]}$ $=$ $K$ $\frac{[K^+]_{aq}^2[Cr_2O_7^{2-}]_{aq}}{c}$ $=$ $K$ $[K^+]_{aq}^2[Cr_2O_7^{2-}]_{aq}$ $=$ $K\cdot c$ $[K^+]_{aq}^2[Cr_2O_7^{2-}]_{aq}$ $=$ $K_s$ Ce qui confirme que l'intensité de coloration dans la phase aqueuse (due à la molarité du bichromate) est constante!

Généralisation

Quand une substance ionique $(X^{n+})_m(Y^{m-})_n $ est en équilibre entre la phase aqueuse et solide: $(X^{n+})_m(Y^{m-})_n$ $\leftrightarrows$ $m X^{n+}$ $+$ $nY^{m-}$ et qu'elle est pure dans la phase solide, on a: $[X^{n+}]^m[Y^{m-}]^n$ $=$ $K_s$ $K_s$ est une constante à une température donnée et s'appelle produit de solubilité.