Tu n'as jamais entendu parler de solubilité, mais tu as un contrôle qui arrive. Pas de panique, on va repartir des bases indispensables et te rendre fonctionnel en un temps record. On rappelle d'abord les prérequis sur la matière et les mélanges, puis on entre tout de suite dans le vif du sujet : dissolution et solubilité, avec des mots simples et des exercices à trous. C'est parti.
Avant de parler dissolution, on révise deux choses essentielles :
Un mot clé à garder : solution veut dire mélange homogène liquide. Dès que c'est limpide et sans dépôt, c'est une solution.
Verser du sucre dans de l'eau et remuer : le sucre semble disparaître. Il s'est dissous, c'est la dissolution. Le résultat est une solution (mélange homogène).
Retiens bien : le soluté n'a pas disparu. Il est toujours là, même si on ne le voit plus, et la masse est conservée :
msolution = msolvant + msoluté.
Tous les solutés ne peuvent pas se dissoudre indéfiniment. La solubilité, notée s, est la masse maximale de soluté (en grammes) que l'on peut dissoudre dans 100 g de solvant, à une température donnée.
Si on dépasse cette limite :
Exemple : la solubilité du sel à 20 °C est de 36 g pour 100 g d'eau. Si on ajoute 40 g de sel, seuls 36 g se dissolvent et 4 g restent au fond.
Exercice 1 — Solvant ou soluté ? (à trous)
On dissout du sel dans de l'eau. Le liquide est _______________. La substance qu'on ajoute est _______________. Le résultat est un mélange _______________ appelé une _______________.
Indice : les mots à placer sont solvant, soluté, homogène, solution.
On dissout du sel dans de l'eau. Le liquide est le solvant. La substance qu'on ajoute est le soluté. Le résultat est un mélange homogène appelé une solution.
Exercice 2 — Conservation de la masse en action (à trous)
On dissout 5,0 g de sel dans 250 g d'eau.
La masse de la solution est :
msolution = meau + msel = $\underline{\hspace{1.1em}}$ + $\underline{\hspace{1.1em}}$ = $\underline{\hspace{1.1em}}$ g.
msolution = meau + msel = 250 + 5,0 = 255,0 g.
Exercice 3 — Saturée ou pas ? (à trous)
La solubilité du sel à 20 °C est de 36 g pour 100 g d'eau. On verse 40 g de sel dans 100 g d'eau à 20 °C.
La masse maximale qu'on peut dissoudre est $\underline{\hspace{1.1em}}$ g. On a ajouté 40 g, c'est (plus / moins) _______________ que la solubilité. La solution est donc _______________. La masse de sel non dissous est $\underline{\hspace{1.1em}}$ g.
La masse maximale qu'on peut dissoudre est 36 g. On a ajouté 40 g, c'est plus que la solubilité. La solution est donc saturée. La masse de sel non dissous est 4 g.
Ah oui, c'est ce chapitre où on parle de dissolution, de solution saturée et de solubilité ! On va réactiver le cours et la méthode pas à pas. Tu vas voir, c'est une fois qu'on a les bons mots et la bonne logique, tout s'éclaire. On continue avec des exercices à trous pour que ça rentre en douceur.
Reprenons avec des définitions bien posées :
Règle d'or : la masse se conserve : msolution = msolvant + msoluté. Le soluté est invisible mais présent.
La solubilité s est la masse maximale de soluté (en g) que l'on peut dissoudre dans 100 g de solvant à une température donnée. Elle dépend de la température (elle augmente souvent quand on chauffe).
Quand on dépasse cette limite :
Si la masse ajoutée est inférieure ou égale à la solubilité, tout se dissout : la solution est non saturée.
Exercice 1 — Identifier solvant et soluté (à trous)
On dissout 15 g de sucre dans un verre d'eau. Le solvant est _______________. Le soluté est _______________. On obtient un mélange _______________ appelé _______________.
Le solvant est l'eau. Le soluté est le sucre. On obtient un mélange homogène appelé solution sucrée.
Exercice 2 — Conservation de la masse (à trous)
On dissout 12,0 g de sel dans 300 g d'eau.
On complète : msolution = meau + msel = $\underline{\hspace{1.1em}}$ + $\underline{\hspace{1.1em}}$ = $\underline{\hspace{1.1em}}$ g.
msolution = meau + msel = 300 + 12,0 = 312,0 g.
Exercice 3 — Solution saturée ou pas ? (à trous)
La solubilité du sucre est de 200 g pour 100 g d'eau à 20 °C. On place 250 g de sucre dans 100 g d'eau à 20 °C.
Masse maximale dissoluble : $\underline{\hspace{1.1em}}$ g.
Masse ajoutée : 250 g $\underline{\hspace{1.1em}}$ (comparer avec <, > ou =) solubilité.
La solution est _______________.
Masse de sucre non dissous : $\underline{\hspace{1.1em}}$ g.
Masse maximale dissoluble : 200 g.
Masse ajoutée : 250 g > solubilité.
La solution est saturée.
Masse de sucre non dissous : 50 g.
Cinq mini-exercices quasi identiques pour mécaniser le calcul de la masse de solution et l'utilisation de la solubilité. Tu vas remplir des trous, encore et encore, jusqu'à ce que ce soit un automatisme. C'est normal si c'est répétitif, c'est fait exprès.
Pour tous ces exercices, on utilise deux relations :
Conservation de la masse : msolution = msolvant + msoluté.
Proportionnalité avec la solubilité : si la solubilité s est donnée pour 100 g de solvant, alors pour une masse m de solvant, la masse maximale dissoluble est mmax = s × (m / 100).
Échauffement 1/5 (à trous)
On dissout 6,0 g de sel dans 150 g d'eau.
Masse de la solution = masse d'eau + masse de sel = $\underline{\hspace{1.1em}}$ + $\underline{\hspace{1.1em}}$ = $\underline{\hspace{1.1em}}$ g.
Masse de la solution = 150 + 6,0 = 156,0 g.
Échauffement 2/5 (à trous)
On dissout 8,0 g de sucre dans 200 g d'eau.
Masse de la solution = $\underline{\hspace{1.1em}}$ + $\underline{\hspace{1.1em}}$ = $\underline{\hspace{1.1em}}$ g.
Masse de la solution = 200 + 8,0 = 208,0 g.
Échauffement 3/5 (à trous)
La solubilité du sel est de 36 g pour 100 g d'eau.
Pour 200 g d'eau, la masse maximale dissoluble est :
36 × (200 / 100) = 36 × $\underline{\hspace{1.1em}}$ = $\underline{\hspace{1.1em}}$ g.
36 × (200 / 100) = 36 × 2 = 72 g.
Échauffement 4/5 (à trous)
La solubilité du sucre est de 200 g pour 100 g d'eau.
Pour 50 g d'eau, la masse maximale dissoluble est :
200 × (50 / 100) = 200 × $\underline{\hspace{1.1em}}$ = $\underline{\hspace{1.1em}}$ g.
200 × (50 / 100) = 200 × 0,5 = 100 g.
Échauffement 5/5 (à trous)
Une solution salée pèse 310 g. Elle contient 10 g de sel.
Masse d'eau = masse de la solution – masse de sel = $\underline{\hspace{1.1em}}$ – $\underline{\hspace{1.1em}}$ = $\underline{\hspace{1.1em}}$ g.
Masse d'eau = 310 – 10 = 300 g.
Tu as maintenant les bases et la mécanique bien en main. On passe aux exercices type contrôle : vocabulaire, conservation de la masse, lecture de solubilité et un petit problème bien concret. Plus de trous, tu écris tout toi-même. Montre ce que tu sais faire.
Exercice 1 — Vocabulaire de la dissolution
Pour chaque situation, identifie le solvant et le soluté, puis indique si le mélange obtenu est homogène ou hétérogène.
a) On dissout 20 g de sel dans un verre d'eau.
b) On ajoute de la craie en poudre dans de l'eau : la craie reste en suspension puis tombe au fond.
c) On dissout du dioxyde de carbone dans de l'eau (eau pétillante).
a) Solvant : eau ; soluté : sel. Mélange homogène (solution salée).
b) Solvant : eau ; soluté : craie. Mélange hétérogène.
c) Solvant : eau ; soluté : dioxyde de carbone. Mélange homogène (solution gazeuse).
Exercice 2 — Conservation de la masse
Applique la relation de conservation de la masse pour répondre.
a) On dissout 7,5 g de sucre dans 180 g d'eau. Quelle est la masse de la solution obtenue ?
b) Une solution d'eau salée a une masse de 275 g. Elle contient 12 g de sel. Quelle est la masse d'eau utilisée ?
a) msolution = 180 + 7,5 = 187,5 g.
b) meau = 275 - 12 = 263 g.
Exercice 3 — Lire une valeur de solubilité
La solubilité du sucre dans l'eau est de 200 g pour 100 g d'eau à 20 °C.
a) Quelle est la masse maximale de sucre que l'on peut dissoudre dans 100 g d'eau à 20 °C ?
b) On ajoute 220 g de sucre dans 100 g d'eau à 20 °C. La solution est-elle saturée ? Justifie et donne la masse de sucre non dissous.
c) Quelle est la masse maximale de sucre dissolvable dans 300 g d'eau à 20 °C ?
a) Masse maximale dissoluble : 200 g.
b) 220 g > 200 g, la solution est saturée. Masse non dissoute : 220 - 200 = 20 g.
c) Pour 300 g d'eau : 200 × (300 / 100) = 200 × 3 = 600 g.
Exercice 4 — Problème : l'eau salée
La solubilité du sel (NaCl) est de 36 g pour 100 g d'eau à 20 °C.
On dispose de 400 g d'eau à 20 °C.
a) Calcule la masse maximale de sel que l'on peut dissoudre dans ces 400 g d'eau.
b) On ajoute 130 g de sel dans ces 400 g d'eau. Tout le sel se dissout-il ? Justifie en comparant les masses.
c) Quelle est la masse de la solution obtenue ?
a) Masse max = 36 × (400 / 100) = 36 × 4 = 144 g.
b) 130 g < 144 g, donc oui, tout le sel se dissout.
c) msolution = 400 + 130 = 530 g.
Exercice 5 — Un peu de réflexion : température et solubilité
La solubilité du sucre est de 200 g pour 100 g d'eau à 20 °C, et de 487 g pour 100 g d'eau à 100 °C.
Un cuisinier veut dissoudre totalement 350 g de sucre dans 100 g d'eau.
Doit-il travailler à 20 °C ou à 100 °C ? Justifie en comparant les solubilités.
À 20 °C, la solubilité est 200 g pour 100 g d'eau : 350 g > 200 g, donc impossible, la solution serait saturée avec un excès de sucre non dissous.
À 100 °C, la solubilité est de 487 g pour 100 g d'eau : 350 g < 487 g, donc tout se dissout. Il doit donc travailler à 100 °C.
Tu maîtrises la solubilité en 5e, on va maintenant ouvrir des portes vers la 4e et la 3e. Tu vas utiliser la masse volumique pour retrouver une masse à partir d'un volume, et calculer une solubilité en grammes par litre, une unité que tu reverras souvent l'an prochain. Prends ton temps, réfléchis bien, et souviens-toi que la solubilité dépend aussi de la température et même de la pression pour les gaz.
En 5e, on exprime la solubilité en « grammes pour 100 grammes de solvant ». L'an prochain, tu verras qu'on peut aussi l'exprimer en grammes par litre de solution (g/L), ce qu'on appelle la concentration en masse. Pour passer de l'un à l'autre, on utilise la masse volumique du solvant : pour l'eau, 1 litre d'eau a une masse de 1000 g.
Exemple : si la solubilité du sel est de 36 g pour 100 g d'eau, dans 1000 g d'eau (1 L) on peut dissoudre 36 × 10 = 360 g. La solubilité peut aussi s'écrire : 360 g/L (à 20 °C).
Exercice 1 — Solubilité en g/L
La solubilité du sel dans l'eau à 20 °C est de 36 g pour 100 g d'eau.
Sachant que 1000 g d'eau occupent un volume de 1 L, calcule la masse maximale de sel que l'on peut dissoudre dans 1 L d'eau. Exprime la solubilité en g/L.
Masse maximale dans 1000 g d'eau = 36 × (1000 / 100) = 36 × 10 = 360 g.
Donc la solubilité est de 360 g/L à 20 °C.
Exercice 2 — Influence de la pression sur la solubilité des gaz
Dans les boissons gazeuses, le dioxyde de carbone (CO₂) est dissous sous pression. À 5 °C et à pression atmosphérique, la solubilité du CO₂ dans l'eau est d'environ 1,7 g/L. Dans une bouteille fermée, la pression plus élevée permet de dissoudre 8 g de CO₂ par litre d'eau.
Explique pourquoi la boisson pétille à l'ouverture de la bouteille (tu peux utiliser les mots pression et solubilité).
Sous pression élevée (bouteille fermée), la solubilité du CO₂ est plus grande : beaucoup de gaz est dissous. À l'ouverture, la pression chute brutalement, la solubilité diminue (1,7 g/L au lieu de 8 g/L). Le gaz en excès ne peut plus rester dissous, il s'échappe en formant des bulles : la boisson pétille.
Exercice 3 — Prévoir une masse de solution (approfondissement)
On souhaite préparer une solution saturée en sel à 20 °C en utilisant 250 mL d'eau (masse volumique de l'eau : 1 mL = 1 g).
a) Calcule la masse d'eau utilisée.
b) Sachant que la solubilité est de 36 g pour 100 g d'eau, calcule la masse maximale de sel dissoluble.
c) Quelle sera la masse totale de la solution saturée obtenue ?
a) 250 mL d'eau → 250 g.
b) Masse max de sel = 36 × (250 / 100) = 36 × 2,5 = 90 g.
c) Masse de la solution = 250 + 90 = 340 g.
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