On distingue sur le diagramme ci-contre deux courbes (concentration en g/100g de solvant en fonction de la température), ces deux courbes délimitant trois domaines.

courbe de solubilité (ou courbe de saturation): elle donne la limite de solubilité d'un sel en fonction de la température. C'est une courbe d'équilibre.
courbe de nucléation spontanée (ou courbe de sursaturation): elle marque la limite au delà de laquelle la solution donne naissance spontanément à des germes de cristaux, initiant ainsi la cristallisation.

zone non saturée, délimitée par la courbe de solubilité: dans cette zone, la solution n'est pas saturée, et elle peut dissoudre du sel.
zone méta-stable, entre la courbe de solubilité et la courbe de nucléation spontanée: en présence de germes, il y a cristallisation par grossissement. En l'absence totale de germes, la solution peut rester claire (une seule phase, sans cristallisation et sans nucléation)
zone labile, délimitée par la courbe de nucléation spontanée: le nucléation a lieu spontanément, les germes ainsi formés étant alors sujets au grossissement. La solution va alors rejoindre la courbe de solubilité à une vitesse dépendant des conditions opératoires (agitation, échange thermique, vitesse de grossissement et de nucléation, etc...)

Rq: la courbe de solubilité est obtenue expérimentalement pour un composé donné, en partant d'une solution non saturée et en rajoutant progressivement du sel. La limite de solubilité est obtenue lorsqu'il n'y a plus dissolution.

On a tracé sur le diagramme ci-contre les courbes de solubilité pour trois sels différents.

 

courbe rose: elle montre une forte variation de la solubilité avec la température. Le sel auquel elle correspond peut être cristallisé par refroidissement avec un rendement significatif

 

courbe verte: elle montre une faible variation de la solubilité avec la température. Le sel auquel elle correspond ne peut pas être cristallisé de facon importante par un simple refroidissement. Il sera préférentiellement cristallisé par évaporation de solvant (concnetration de la solution)

 

courbe rouge: elle présente une discontinuité de la pente à une certaine température. Ce point peut correspondre à une modification de la formule moléculaire du sel qui cristallise

 

chemin en bleu: il représente le parcours de la solution lors d'une cristallisation par refroidissement (M rose) ou par évaporation et refroidissement (M vert).

Exemples de lectures sur la courbe de solubilité

 

Température de saturation de la solution en M: elle est lue en reportant le point M sur la courbe de solubilité selon une horizontale (même composition). La température de saturation de M est alors lue sur l'axe ox, Tsat.

 

Solubilité de la solution saturée à la même température: elle est lue en reportant le point M sur la courbe de solubilité selon une verticale (même température). La solubilité à saturation de M S_M* est alors lue sur l'axe ox.

 

Taux de saturation t : il est définit comme le rapport de la composition S et la composition à saturation S* à la même température, soit:

t = S_M / S_M*

 

Si  t >100%, la solution est dite sursaturée.

Si  t =100%, la solution est dite saturée.

Si  t <100%, la solution n'est pas saturée.