Chapitre 6 :

SOLUTIONS ET CONCENTRATION MOLAIRE

I- QU’EST-CE QU’UNE SOLUTION ?

Définitions :

Lorsqu’on dissout une espèce chimique, solide, liquide ou gazeuse (minoritaire) appelé soluté, dans un liquide (constituant majoritaire) appelé solvant, on obtient une solution. Si le solvant utilisé est de l’eau alors on obtient une solution aqueuse.

Une solution est homogène si elle a le même aspect partout. Une solution dans laquelle tout le solide introduit n’est pas dissous est une solution saturée.

Une solution peut contenir des ions ou des molécules.

Exemple : * L’eau salée contient des ions Na⁺ et Cl^- dispersés parmi des molécules d’eau. Le soluté est le chlorure de sodium, le solvant l’eau, on obtient une solution aqueuse de chlorure de sodium.

* L’eau sucrée contient des molécules de saccharose C₁₂H₂₂O₁₁ dispersés parmi des molécules d’eau.

II- NOTION DE CONCENTRATION MOLAIRE :

2.1. Définition :

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La concentration molaire d’une espèce chimique en solution est égale à la quantité de matière de cette espèce présente dans 1 litre de solution.

La concentration molaire d’une espèce chimique A se note [A] ou C_A. Elle s’exprime en mol.L^-1

Si l’on note n_A la quantité de matière de l’espèce chimique A et V, le volume de solution, la concentration molaire en soluté de la solution est :

C_A = n_A / V

Avec C_A en mol.L^-1 ; n_A en mol et V en L

2.2. Calcul d’une concentration :

On prépare une solution de glucose C₆H₁₂O₆ en dissolvant une masse m = 5,4 g de glucose dans 50 mL d’eau. Calculer la concentration molaire en glucose de la solution.

On donne M(H) = 1,0 g.mol^-1 ; M(C) = 12,0 g.mol^-1 ; M(O) = 16,0 g.mol^-1 ;

Correction :

· On détermine la quantité de matière de glucose contenue dans l’échantillon de 5,4 g.

n(C₆H₁₂O₆) = m(C₆H₁₂O₆)/M(C₆H₁₂O₆)

A.N. n(I₂)=5,4/180 = 3,0.10^-2 mol

· On calcul la concentration molaire de la solution en glucose :

[C₆H₁₂O₆] = n(C₆H₁₂O₆) / V

A.N. [C₆H₁₂O₆] = 3,0.10^-2 /0,050 = 6,0.10^-1 mol.L^-1

2.3. concentration massique ou titre massique ‘t’

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La concentration massique ou titre massique d’une espèce chimique en solution est égale à la masse de cette espèce présente dans 1 litre de solution.

La concentration molaire d’une espèce chimique A se note t_A . Elle s’exprime en g.L^-1_.

Si l’on note m_A la masse de l’espèce chimique A et V le volume de solution, la concentration massique en soluté de la solution est :

t_A = m_A / V

Avec t_A en g.L^-1 ; n_A en mol et V en L

III- PREPARATION DE SOLUTIONS :

3.1. Verrerie utilisée au laboratoire 

schéma

3.2. Dissolution d’un solide 

Pour préparer un volume V de solution de concentration C par dissolution d’un composé solide, il faut :

· Calculer la masse de solide à prélever.

· Peser à l’aide d’une balance électronique la masse de solide dans une coupelle.

· Introduire le solide dans une fiole jaugée de volume V et rincer la coupelle à l’eau distillée.

· Ajouter de l’eau distillée aux ¾. Boucher et agiter pour dissoudre tout le solide.

· Compléter d’eau distillée jusqu’au trait de jauge. Boucher, agiter pour homogénéiser.

exemple

3.3. Dilution d’une solution 

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Pour préparer un volume V₁ de solution de concentration C₁ par dilution d’une solution initiale de concentration C₀, il faut :

· Calculer le volume V₀ de solution initiale à prélever.

· Prélever ce volume à l’aide d’une pipette jaugée munie d’une propipette.

· Introduire ce volume dans une fiole jaugée de volume V₁.

· Compléter d’eau distillée jusqu’au trait de jauge. Boucher, agiter pour homogénéiser.

Diluer une solution c’est, en ajoutant du solvant, constituer une nouvelle solution moins concentrée que la solution initiale. Lors d’une dilution, la concentration molaire du soluté diminue, mais sa quantité de matière ne change pas.

Exemple de calcul de solution mère à prélever : La solution mère à une concentration Co = 1,0 mol.L^-1. On veut préparer une solution fille de chlorure de sodium (Na⁺,Cl^-) de concentration C₁ = 1,0x10^-1 mol.L^-1 et de volume V₁ = 100 mL.

Au cours de la dilution la quantité de matière n₀ de soluté prélevée dans la solution mère est égale à la quantité de matière n₁ de soluté se trouvant dans la solution fille :

n₁ = n_o

Co.Vo = C₁.V₁

Le volume de solution mère à prélever est: