L'acide benzoïque est un additif alimentaire qui est solide à la température ambiante. Il est peu soluble dans l'eau, et soluble dans l'éthanol et l'acétone.

Quels paramètres influent sur la solubilité d'une espèce chimique ?

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Par intuition

Pourquoi ne pourrait-on pas dissoudre n'importe quelle espèce chimique solide dans n'importe quel liquide ?

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Doc. 1
Propriétés physiques de l'acide benzoïque

Molécule	Acide benzoïque
Formule	\mathrm{C}_{7} \mathrm{H}_{6} \mathrm{O}_{2}
Propriétés physiques	T_{\text{hetafusion}}: 122 °C ; densité : d = 1,3 ; Solubilité : s(\text{eau}) = 2,9 g·L^-1 à 20 °C ; Soluble dans l'éthanol et l'acétone.

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Doc. 3
Vérifier une solubilité dans un solvant

Pour vérifier qu'une espèce chimique est soluble dans un solvant, on peut procéder ainsi :

introduire dans un bécher un volume V = 10 mL du solvant à l'aide d'une pipette jaugée ;
peser précisément une masse m de soluté ;
ajouter cette masse m de soluté dans le bécher ;
agiter le contenu du bécher avec un agitateur en verre ou sur agitateur magnétique ;
observer le contenu du bécher et conclure.

Observation	Interprétation / conclusion
La solution est limpide	Le soluté est soluble dans le solvant
La solution est trouble	Le soluté est soluble, mais on est proche de la limite de solubilité;
Il reste des grains solides au fond du bécher	La solution est saturée : on a dépassé la limite de solubilité de l'espèce dans le solvant

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Doc. 2
Matériel nécessaire

Une balance de précision avec une coupelle et une spatule ;
Plusieurs béchers de 20 mL et un agitateur en verre ;
Éthanol ;
Une pipette jaugée de 10,0 mL ;
Acide benzoïque en poudre ;
Pissette d'eau distillée ;
Acétone (propanone).

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Données

Électronégativité des atomes (échelle de Pauling) :
\chi (\text{C}) : 2,55 ;
\chi (\text{H}) : 2,2 ;
\chi (\text{O}) : 3,44.

Molécule	Formule de Lewis
Eau
Acétone
Éthanol

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Questions

Compétence(s)

REA : Mettre en œuvre un protocole

1. Doc. 1 Quelle masse maximale d'acide benzoïque peut-on dissoudre théoriquement dans 10,0 mL d'eau distillée à 20 °C ?

2. Doc. 3 Mettre en œuvre le protocole pour l'acide benzoïque dans l'eau et comparer la valeur de solubilité trouvée à la valeur théorique.

3. Refaire l'expérience en remplaçant l'eau par l'éthanol puis par l'acétone.

4. À partir de leurs représentations de Lewis, étudier la polarité de l'acide benzoïque et des solvants

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Synthèse de l'activité

Proposer une explication sur la différence de solubilité de l'acide benzoïque dans les différents solvants.

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Physique-Chimie 1re Spécialité

Solubilité de l'acide benzoïque

Par intuition

Doc. 1 Propriétés physiques de l'acide benzoïque

Doc. 3Vérifier une solubilité dans un solvant

Doc. 2 Matériel nécessaire

Données

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Propriétés physiques de l'acide benzoïque

Doc. 3
Vérifier une solubilité dans un solvant

Doc. 2
Matériel nécessaire