II. — DISSOLUTION DES CORPS SOLIDES

746. Ceelttclcnt de solubilité. — La plupart des corps solides, mis au contact d'un liquide convenablement choisi, s'y mêlent et y disparaissent; on dit qu'ils se dissolvent. Quand un liquide, mis au contact d'un solide, en a dissous tout ce qu'il pouvait en dissoudre, on dit qu'il en est saturé.

On appelle coefficient de solubilité d'un corps dans un liquide déterminé et à une température déterminée le poids de ce coi*ps nécessaire pour saturer V unité de poids du liquide.

Pour déterminer la solubilité d'un corps, on en met un grand excès au contact du dissolvant choisi, et l'on maintient le tout à une température parfaitement constante, que l'on note avec soin; au bout d'un certain temps, le liquide a dissous tout ce qu'il pouvait dissoudre; on introduit alors une petite quantité de la dissolution dans un vase préalablement taré sur une balance et dont l'augmentation de poids P représente le poids de la dissolution; on évapore cette dissolution à siccité, et il ne reste plus dans la capsule qu'un excédent de poids p qui représente le poids du corps dissous; le

rapport p ^ représente le coefïicient de solubilité à la température

à laquelle la dissolution a été faite.

PREMIER CHANGEMENT d'ÉTAT 671

En général, et sauf de très rares exceptions, cette solubilité est d'autant plus grande que la température est plus élevée; mais la rapidité avec laquelle elle croît, quand la température s'élève, varie d'un corps à l'autre. Le sel marin, par exemple, est seulement un peu plus soluble dans l'eau à chaud qu'à froid, au lieu que l'azotate de baryte est dix-sept fois plus soluble à 100^ qu'à 0°.

747. Sarsaturation. — Si l'on évapore ou si l'on refroidit une dissolution saturée, une partie du corps dissous reprend l'état solide en cristallisant.

On peut refroidir, cependant des dissolutions saturées de certains corps sans que ces corps cristallisent, de sorte qu'on arrive à faire retenir par un dissolvant, à une température déterminée, une quantité du corps solide plus grande que celle qu'il eût dissoute si on l'avait mis, à celte température, au contact d'un excès de ce corps; il importe seulement que le refroidissement ait lieu lentement et à l'abri des poussières de l'air. Ce phénomène, analogue à la surfusion, porte le nom de sursatur^ation. Le sulfate, l'acétate, l'hyposulOte de soude, l'azotate de chaux, etc., donnent facilement des dissolutions sursaturées.

Une action mécanique un peu vive ou un refroidissement énergique déterminent presque toujours la soHdifi cation de l'excès de sel dissous dans une dissolution sursaturée. Mais on peut toujours déterminer à coup ^ûr cette solidification en introduisant dans la liqueur une parcelle, si petite qu'elle soit, du corps dissous.

Une substance d'une forme cristalline diflférente de celle du corps dissous ne détermine pas la solidification : ainsi, dans une dissolution très sursaturée de sulfate de soude cristallisé avec dix molécules d'eau, il peut se former des cristaux à sept molécules qui ne déterminent pas la cristallisation du reste de la masse.

Souvent, il suffit d'ouvrir un vase contenant une dissolution sursaturée pour voir immédiatement la solidification se produire; elle est due alors à la chute dans la liqueur de poussières isomorphes de la substance dissoute.

748. Changement de Yoinmc. — La plupart des sels augmentent de volume en cristallisant. L'azotate de baryte en est un des exemples les plus remarquables, il se dilate de 18 0/0 environ en se solidifiant. Quelques-uns, au contraire, comme le sulfate d'ammoniaque, se contractent légèrement.

On a utilisé ce changement de volume pour reconnaître si certaines pierres sont susceptibles d'être désagrégées par les gelées; les pierres gélives sont poreuses et s'imprègnent d'eau ; quand cette eau vient à se solidifier, son augmentation de volume détermine la rupture des cavités qui la contiennent, et la pierre tombe en pous-

sière. Or, on peut provoquer artiliciellement le même phénomène en trempant la pierre dans une dissolution saturée à chaud de sulfate de soude et la laissant se refroidir; si elle résiste à Tépreuve, elle ne sera pas détruite par les gelées.

749. Chaleur latente de dlss^latioa. — Quand on détermine la solidification d'une dissolution sursaturée, on observe toujours une élévation notable de température, qu'on peut mettre en évidence

par Texpérience suivante. Ayant placé dans un ballon (lig. 542) une dissolution sursaturée d'acétate de soude, on y introduit un petit tube effilé, contenant de Téther, et qu'on a mis d'abord un instant au contact avec de l'acétate de soude cristallisé. La dissolution se solidifie immédiatement; en même temps, Téther se met à bouillir et on peut enflammer sa vapeur à l'extrémité du tube eililé.

Un corps solide, en se dissolvant, absorbe donc, comme en fondant, une certaine quantité de chaleur qui se dégage lors de la cristallisation. Cette absorption se traduit d'ailleurs par un abaissement de température souvent considérable au moment où l'on introduit un sel dans un liquide capable de le dissoudre.

Cette absorption de chaleur dépend de la proportion du dissolvant, et, quand on a fait une dissolution saturée d'un se], il y a souvent encore abaissement de température quand on l'étend d eau; on donne le nom de chaleur de dilution à la chaleur qui est alors absorbée.

En général, la dissolution se complique d'actions chimiques, de sorte qu'on ne peut jamais affirmer que le phénomène calorifique observé soit uniquement dû à un changement d'état physique, et il n'y a aucun rapport apparent entre la chaleur de fusion d'un corps et sa chaleur de dissolution. La seconde est, par exemple, plus grande que la première pour l'azotate de potasse, au lieu qu'elle est beaucoup plus petite pour le chlorure de calcium; mais on sait que le chlorure de calcium forme avec l'eau un hydrate bien défini.

750. Congélation des dissolutions salines» — On abaisse le point de congélation de l'eau en y dissolvant un sel quelconque, et la distance du point de congélation à la température de 0^ est, en général, porportionnelle à la quantité de sel dissous.

Quand, à une température déterminée, la congélation se produit, elle ù'est, en général, que partielle, et c'est seulement de l'eau presque pure qui se solidifie ; ainsi, la glace d'eau salée, par exemple

Fi g. 52S.

PREMIER CHANGEMENT D'ÉTAT . 673

la glace d'eau de mer, esta peu près pure et ne renferme guère de sel que par interposition. Le sel dissous, en restant dans Teau non congelée, forme une dissolution plus concentrée qui n'abandonne de nouvelle glace qu'à une température plus basse, jusqu'à ce qu'on arrive à une température à laquelle tout se congèle. A cette température de congélation totale, le liquide ne renferme plus, en général, qu'un hydrate parfaitement défini du sel dissous. C'est ainsi que le

sel marin forme un hydrate à cinq molécules d'eau qui se soliditie à

751. Mélanges réfri|[^raiits. — En ajoutant à un liquide un sel dont la chaleur latente de dissolution soit considérable, il se produit un abaissement de température qui fait donner à de pareils mélanges le nom de mélanges réfrigérants; tels sont, par exemple, les mélanges suivants :

1 partie d'eau et 1 partie d'azotate d'ammoniaque ;

1 partie d'eau, 1 de salpêtre et 1 de carbonate de soude; 5 parties d'acide chlorhydrique et 8 de sulfate de soude; 4 parties d'acide azotique et 9 de phosphate de soude.

En remplaçant, dans ces mélanges, l'eau par de la glace pilée ou de la neige, on obtient un abaissement de température plus considérable encore. La glace fond, en effet, pour former avec le sel une dissolution qui ne se congèle qu'à une température très basse, et la chaleur de fusion concourt avec la chaleur de dissolution du sel pour produire un froid plus intense. Exemples :

2 parties de glace et 1 de sel marin ;

3 parties de neige et 4 de chlorure de calcium cristallisé à 6 molécules d'eau.

On peut même, avec la glace, avoir un mélange réfrigérant, alors qu'avec l'eau on observerait une élévation de température due à un phénomène chimique. Exemples :

3 parties de glace et 4 de potasse caustique ;

4 parties de glace et 1 d'acide sulfurique concentré.

Il n'y a souvent aucun avantage à refroidir préalablement les substances qu'on veut mélanger, car la température du mélange ne peut jamais s'abaisser au-dessous de la température de congélation totale : ainsi la température du mélange de glace et de sel marin, le plus employé de tous, ne peut descendre au-dessous de — 22®; et on obtient toujours facilement cette température, même sans employer strictement les proportions indiquées plus haut.