Quel sel ne se dissout pas dans l’eau ?

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Le sulfate de baryum est le sel qui ne se dissout pas dans l'eau car son produit de solubilité Ks est de 1,1 × 10⁻¹⁰ Cette constante quantifie l'insolubilité et sa valeur extrêmement petite confirme que ce sel reste insoluble à température ambiante Sa concentration en ions baryum est de 10⁻⁵ mol/L soit un ion pour 10 millions de molécules d'eau

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Quel sel ne se dissout pas dans l'eau ? Ks de 1,1 × 10⁻¹⁰

Comprendre quel sel ne se dissout pas dans l'eau est essentiel pour maîtriser les réactions chimiques et éviter des erreurs expérimentales coûteuses. Identifier ces composés insolubles permet de prévoir la formation de précipités et garantit la précision de vos analyses scientifiques. Explorez les caractéristiques de ces substances pour optimiser vos protocoles de laboratoire.

Qu'est-ce qu'un sel en chimie ?

En chimie, le mot sel ne désigne pas uniquement le sel de table. Un sel est un composé ionique formé de cations (ions positifs) et d’anions (ions négatifs) qui s’assemblent pour former une structure cristalline. Le chlorure de sodium (NaCl), que nous utilisons pour assaisonner nos plats, n’est donc qu’un exemple parmi des milliers.

La question de la solubilité des sels dans l'eau dépend d’une compétition entre deux forces. D’un côté, l’eau est une molécule polaire : elle possède des pôles chargés qui attirent les ions du sel pour les dissoudre. De l’autre, il y a la force de cohésion du réseau cristallin du sel. Si l’attraction de l’eau est plus forte que la cohésion du cristal, le sel se dissout ; dans le cas contraire, il reste solide.

Quels sont les sels qui ne se dissolvent pas dans l'eau ?

En réalité, le terme insoluble est une simplification. La plupart des sels dits insolubles se dissolvent à létat de traces. Cependant, pour un usage courant, on qualifie dinsoluble un sel dont la solubilité est inférieure à 0,1 gramme par litre deau. Voici une liste des sels insolubles classés par familles chimiques.

Les sulfates insolubles

La plupart des sulfates sont solubles, mais il existe quatre exceptions majeures. Les sulfates de baryum (BaSO₄), de plomb (PbSO₄), de strontium (SrSO₄) et de calcium (CaSO₄) indiquent précisément quels sels sont insolubles dans cette catégorie. Le plus connu est le sulfate de baryum. Sa solubilité est si faible que même ingéré, il ne libère pas dions baryum toxiques, ce qui en fait le produit de contraste par excellence pour les radiographies digestives.

Les chlorures, bromures et iodures insolubles

Les chlorures (Cl⁻), bromures (Br⁻) et iodures (I⁻) sont presque tous solubles. Lexception concerne ceux formés avec les ions argent (Ag⁺), plomb (Pb²⁺) et mercure (Hg₂²⁺). Le chlorure dargent (AgCl) est un sel blanc qui noircit à la lumière, utilisé en photographie argentique. Sa très faible solubilité permet de former une image latente avant développement.

Les carbonates, phosphates et hydroxydes insolubles

La règle est simple : la plupart des carbonates (CO₃²⁻), phosphates (PO₄³⁻) et hydroxydes (OH⁻) sont insolubles. Seuls ceux formés avec les métaux alcalins (sodium, potassium) et lammonium font exception. Le carbonate de calcium (CaCO₃) est l'un des exemples de sels insolubles les plus courants : cest le composant principal du calcaire, des coquilles dœufs et du marbre. Il ne se dissout pas dans leau pure, ce qui explique la formation des stalactites et des dépôts de tartre dans nos canalisations.

Pourquoi certains sels sont-ils insolubles ?

La raison profonde réside dans lénergie réticulaire du cristal. Pour quun sel se dissolve, il faut que lénergie libérée par lhydratation des ions (leur attraction par leau) compense lénergie nécessaire pour briser le réseau cristallin. Pour le sulfate de baryum, les ions Ba²⁺ et SO₄²⁻ sont tous deux de grande taille et portent des charges élevées. Ils sattirent donc très fortement dans le cristal. Leau, malgré sa polarité, narrive pas à les séparer. Le résultat permet de comprendre quel sel ne se dissout pas dans l'eau même sous agitation.

Le produit de solubilité (Ks) est une constante qui quantifie linsolubilité. Plus cette valeur est petite, plus le sel est insoluble. Pour le sulfate de baryum, le Ks est de lordre de 1,1 × 10⁻¹⁰ à température ambiante, ce qui signifie que dans une solution saturée, la concentration en ions baryum nest que denviron 10⁻⁵ mol/L, soit ^[1] un ion pour 10 millions de molécules deau.

Applications pratiques des sels insolubles

Linsolubilité de certains sels est mise à profit dans des domaines variés. En médecine, le sulfate de baryum sert de produit de contraste pour les examens radiologiques de lappareil digestif. Sa toxicité potentielle est neutralisée par son absence totale de dissolution, ce qui permet un passage sans danger dans lorganisme, suivi dune élimination rapide par un purgatif.

En chimie analytique, on utilise cette propriété pour identifier des ions. Par exemple, si on ajoute une solution de nitrate dargent à un échantillon contenant des ions chlorure, un précipité blanc de chlorure dargent se forme instantanément. Ce test est la preuve de la présence de chlorures. Dans le bâtiment, linsolubilité du carbonate de calcium est mise à contribution dans la fabrication du ciment et des bétons, où il agit comme un granulat stable et durable.

Tableau récapitulatif : les sels insolubles les plus courants

Ce tableau vous aide à visualiser les principales familles de sels insolubles et leurs contre-exemples.

Règles de solubilité des principaux sels

Voici les règles essentielles pour déterminer rapidement si un sel se dissout dans l'eau. Retenez surtout les exceptions, qui sont souvent les sels insolubles recherchés.

Sels de nitrate (NO₃⁻) et d'acétate (CH₃COO⁻)

Toujours solubles
Aucune exception

Sels de sodium (Na⁺), potassium (K⁺) et ammonium (NH₄⁺)

Toujours solubles
Aucune exception

Sels de sulfate (SO₄²⁻)

Généralement solubles
Insolubles avec Ba²⁺, Pb²⁺, Sr²⁺, Ca²⁺ (partiellement)

Sels de chlorure (Cl⁻), bromure (Br⁻), iodure (I⁻)

Généralement solubles
Insolubles avec Ag⁺, Pb²⁺, Hg₂²⁺

Sels de carbonate (CO₃²⁻), phosphate (PO₄³⁻), hydroxyde (OH⁻)

Généralement insolubles
Solubles avec Na⁺, K⁺, NH₄⁺

Les règles de solubilité sont basées sur la combinaison du cation et de l'anion. Les sels des métaux alcalins et de l'ammonium sont toujours solubles, de même que les nitrates. Les exceptions aux règles générales concernent principalement les sulfates de baryum et de plomb, les halogénures d'argent et les carbonates de calcium.

Le mystère de la suspension blanche : un diagnostic radiologique

En 2025, Julien, 48 ans, consulte un gastro-entérologue à Lyon pour des douleurs abdominales persistantes. Le médecin lui prescrit un examen radiologique du tube digestif. Pour cet examen, Julien doit boire un liquide blanc épais, un mélange de sulfate de baryum en suspension dans l'eau.

À ce moment, Julien s'interroge : "Si je bois ce produit, ne vais-je pas m'empoisonner ?" Il a raison de s'inquiéter, car les sels de baryum sont en effet toxiques. Pourtant, le radiologue le rassure : c'est précisément parce que le sulfate de baryum est insoluble que l'examen est sans danger.

Le produit de solubilité du BaSO₄ est si faible (1,1 × 10⁻¹⁰) que même en suspension dans l'estomac, il ne libère quasiment aucun ion baryum dans l'organisme. Le sel traverse le système digestif sans être absorbé, tout en opacifiant les parois intestinales aux rayons X. Après l'examen, Julien prend un purgatif pour éliminer rapidement la suspension.

Cette utilisation médicale du sulfate de baryum est un cas d'école : un sel insoluble mis au service du diagnostic, où sa toxicité est neutralisée par son absence totale de dissolution.

Pour approfondir vos connaissances sur les réactions chimiques, découvrez si tous les sels sont solubles dans l'eau dès maintenant.

Questions complémentaires

Le sel de table (NaCl) est-il soluble dans l'eau ?

Oui, le chlorure de sodium est très soluble dans l'eau. Sa solubilité est d'environ 360 grammes par litre à 20°C. C'est pourquoi il se dissout instantanément dans une soupe ou l'eau de cuisson des pâtes ^[3].

Quelle est la différence entre "peu soluble" et "insoluble" ?

En chimie, on parle d'insoluble lorsque la solubilité est inférieure à 0,1 g/L. La plupart des sels qualifiés d'insolubles, comme le carbonate de calcium, se dissolvent en réalité à l'état de traces, mais cette quantité est négligeable dans la pratique courante.

Est-ce que le calcaire (carbonate de calcium) se dissout dans l'eau ?

Non, le carbonate de calcium est insoluble dans l'eau pure. Cependant, il peut se dissoudre en présence de dioxyde de carbone, ce qui forme du bicarbonate de calcium soluble. C'est ce phénomène qui explique la formation des grottes et des stalactites.

Pourquoi utilise-t-on du sulfate de baryum pour les radiographies ?

Le sulfate de baryum est utilisé comme produit de contraste car il est opaque aux rayons X et, surtout, parce qu'il est insoluble. Sa toxicité est ainsi neutralisée : il traverse le tube digestif sans être absorbé par l'organisme, ce qui le rend parfaitement sûr pour cet usage.

Évaluation finale

Un sel insolubles est une question d'équilibre

La solubilité d'un sel dépend de l'équilibre entre l'énergie réticulaire du cristal et l'énergie d'hydratation par l'eau. Plus l'attraction entre les ions est forte, moins le sel est soluble.

Mémorisez les règles et leurs exceptions

Les nitrates et les sels de métaux alcalins sont toujours solubles. Les sulfates sont solubles sauf avec Ba²⁺ et Pb²⁺. Les carbonates et phosphates sont insolubles sauf avec Na⁺, K⁺ et NH₄⁺. Retenir les exceptions permet d'identifier rapidement les sels insolubles.

L'insolubilité a des applications concrètes

Du diagnostic médical (sulfate de baryum) à la formation du calcaire (carbonate de calcium), en passant par les tests d'identification en laboratoire (chlorure d'argent), l'insolubilité des sels est une propriété fondamentale exploitée dans de nombreux domaines.