1.16. Qu'est-ce qu'une solution?

Nous savons que les eaux minérales sont un mélange homogène d'eau et d'autres substances dissoutes dans l'eau en quantités variables. L'eau possède dons des propriétés dissolvantes. Nous nous proposons d'étudier quelles en sont les limites.

Disposons quatre vases de Berlin sur des trépieds sous lesquels prennent place des becs Bunsens. Chaque vase de Berlin contient 100ml d'eau distillée. Dans chaque vase, introduisons une masse différente de sulfate de cuivre anhydre selon le tableau:

Schématisons nos observations

Vase 1	Vase 2	Vase 3	Vase 4

Dans les vases 1 et 2, nous observons une solution bleue de sulfate de cuivre; les cristaux ont été complètement dissous. Les vases 1 et 2 contiennent des mélanges homogènes. A l'inverse, les vases 3 et 4 montrent un dépôt solide au fond du vase. Le dépôt au fond du vase 4 est plus important que le dépôt au fond du vase 3. Les cristaux n'ont pas été entièrement dissous. Les vases 3 et 4 contiennent des mélanges hétérogènes. Les mélanges hétérogènes se composent d'une partie liquide, appelée phase aqueuse, et d'une partie solide, appelée phase solide. Chauffons les quatre vases jusqu'à ébullition, nous constatons que chaque vase contient maintenant un mélange homogène: la phase solide a disparu des vases 3 et 4. L'augmentation de la température de l'eau a permis de solubiliser une masse plus importante de sulfate de cuivre: nous dirons que la solubilité d'un sel dans l'eau augmente avec la température. 

Vase 1	Vase 2	Vase 3	Vase 4

Nous allons continuer de chauffer les vases 1 et 4 jusqu'à ce que la hauteur d'eau dans les vases ne soit plus que de 1,5 cm. Nous laissons ensuite refroidir lentement les quatre vases. Le vase 1 présente maintenant un mélange hétérogène: une phase solide de cristaux de sulfate de cuivre est présente au fond du vase.  Lorsque la proportion de substance dissoute (soluté) par rapport au solvant est suffisante, les cristaux de sulfate de cuivre se reforment pour autant que la température soit assez basse. Le vase 2 contient un mélange homogène. Les vases 3 et 4 contiennent tous deux un mélange hétérogène. la masse de cristaux de sulfate de cuivre dans le vase 4 s'est accrue par rapport à ce qu'elle était avant évaporation de l'eau: la proportion soluté/solvant a augmenté et des cristaux de sulfate de cuivre se sont reformés. Quand, dans une solution, la phase solide et la phase liquide cohabitent en un mélange hétérogène, on dit que la solution est saturée en soluté: ici la solution est saturée en sulfate de cuivre.

Des manipulations que nous venons d'effectuer essayons de déduire quelle pourrait être la définition da la solubilité d'un sel. Nous avons constaté qu'un volume d'eau donné, ici 100 ml, ne peut solubiliser qu'une masse précise d'un sel: au-delà de cette masse critique, la solution est saturée en sel et les cristaux que nous ajouterions resteraient solides. La solubilité d'un sel dans l'eau peut donc être définie comme étant la masse maximale d'un sel qui peut être dissoute par unité de volume d'eau à une température donnée. L'unité de masse choisie en chimie étant le gramme, l'unité de volume le litre, l'unité dans laquelle nous exprimons une solubilité est le gramme par litre: g/l.

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