Chapitre 13 :

Les objectifs de connaissance :

- Définir la concentration molaire ;- Définir la concentration massique.

Les objectifs de savoir-faire :

- Savoir calculer la concentration molaire d’une espèce chimique en solution ;

- Savoir calculer la concentration massique d’une espècee chimique en solution ;

- Préparer une solution de concentration donnée par dissolution ou par dilution.

Thème : La Pratique du Sport Domaine : L’étude du mouvement

1. Définitions

Définition :

Une solution est obtenue par dissolution d’une espèce chimique dans un solvant(constituant majoritaire). L’espèce chimique dissoute (molécules ou ions) s’appelle lesoluté Une solution est le mélange d’un solvant et d’un soluté.

A RETENIR :

- Si le solvant est l'eau, la solution est appelée solution aqueuse ;- On dit qu’une solution est homogène si le soluté est également réparti dans toute lasolution.- On dit qu’une solution est saturée lorsque, après agitation, tout le solide introduit nes’est pas totalement dissous.

2. Concentration d’une espèce chimique

2.1. Concentration molaire

Définition :

La concentration molaire c d'une espèce chimique en solution est la quantité dematière n de cette espèce présente dans un litre de solution :

-1

solutésoluté

solution

concentration molaire (en mol.L )

n quantité de matière de soluté (en mol)

V volume de la solution (en L)

c

csolution

n=

V

Remarque : on admettra que la dissolution d’un soluté dans un solvant n’entraîne pasde variation de volume.

Vsolution ≈ Vsolvant

Exercice : calculez la concentration cNaCl d’une solution dans laquelle on a dissout 12,0 gde sel dans 1 L d’eau.

Données : M(NaCl) = 58,44 g.mol1

Réponse :

2.2. Concentration massique

Définition :

La concentration massique cm d'une espèce chimique en solution (soluté), parfoisappelée titre massique et noté t, est la masse m de cette espèce chimique présentedans un litre de solution :

-1m

solutésoluté

solution

concentration massique (en g.L )m

m masse soluté (en g)V

V volume de la solution (en L)

c t

cm

solution

= =t

-1

NaCl

2,05.10c = =

1-1 -12,05.10 mol.L

Remarque : il existe une relation entre la concentration massique et la concentrationmolaire.

soluté soluté solutéso solué élut t

M MM

M M

c

mm

c

nn n nsoluté

msoluté solution solution solution

solution

m

m=

n V V V=V

cc

3. Préparation d’une solution3.1. Par dissolution d’un composé solide

Voir TP n°12 : « Préparation d’une solution par dissolution d’un solide »

Principe :

Pour obtenir une solution de concentration donnée, une quantité donnée d’une espècechimique est dissoute dans un volume donnée de solvant.

Remarque :

Pour que la mesure du volume de la solution à préparer soit précise, la dissolution s’effectuedans une fiole jaugée.

Protocole expérimental :

Calcul de la masse de l’espèce chimique à dissoudre :

À partir de la concentration massique de la solution à préparer :

-1m

soluté soluté

solution

concentration massique de la solution à préparer (en g.L )

m masse (en g)

V volume de la solution à préparer (en L)

c

m solutionm = Vc

À partir de concentration molaire dans la solution à préparer :

-1

soluté

soluté soluté

solution

soluté

concentration molaire de la solution à préparer (en mol.L )

m masse (en g)M

V volume de la solution à préparer (en L)

M masse molaire de l'espèc

c

c

solutionm = V

1e chimique à dissoudre (en g.mol )

À partir de la quantité de matière dans la solution à préparer :

1

soluté

soluté soluté soluté soluté

soluté

m masse (en g)

n M n quantité de matière de l'espèce chimique dans la solution (en moL)

M masse molaire de l'espèce chimique à dissoudre (en g.mol )

m =

Exemple n°1 :

Pour préparer une solution de glucose de volume Vsolution = 100 mL et de concentrationmolaire c = 0,3 mol.L1, il faudra peser une masse de glucose de :

glucose glucoseMc solutionm = V

3.2. Par dilution d’une solution mère

Voir TP n°13 : « Préparation d’une solution par dilution »

A.N. : mglucose = 0,3 180 0,1 = 5,4 g

Exemple n°2 :

Pour préparer une solution de glucose de volume Vsolution = 100 mL et de concentrationmassique cm = 75 g.L1, il faudra peser une masse de glucose de :

glucose m solutionm = Vc

A.N. : mglucose = 75 0,1 = 7,5 g

Définitions :

Diluer une solution, c’est diminuer sa concentration en ajoutant de l’eau.

Facteur de dilution fd :

mère filled

fille mère

V

V

cf

c

Lors d’une dilution, la quantité de matière del’espèce chimique contenue dans le volume Vmère

de l’échantillon de solution-mère prélevée seretrouve intégralement dans le volume Vfille de lasolution fille préparée :

nsolution-mère prélevée = nsolution-fille préparée

(conservation de la quantité de matière)

cmère Vmère = cfille Vfille

Les concentrations sont exprimées

en mol.L-1 et les volumes en L

Principe

Protocole expérimental :

Calcul du volume de l’espèce chimique à prélever :

À partir de concentration molaire dans la solution fille :

-1

-1mère mère

fille

concentration molaire de la solution à préparer (en mol.L )V

oncentration molaire de la solution mère (en mol.L )

V volume de la solution à préparer (e

fille

fille fille

mère

cc

cc

V =

n L)

À partir de la quantité de matière dans la solution fille :

-1

-1mère mère

fille

concentration molaire de la solution à préparer (en mol.L )Vn

oncentration molaire de la solution mère (en mol.L )

V volume de la solution

fille

fille fillesoluté

mère mère

cc

cc c

V =

à préparer (en L)

Exemple : pour préparer 100 mL d’une solution fille de glucose de concentration c1 = 1,0

10–2 mol.L–1 à partir d’une solution mère aqueuse S0 de concentration c0 = 1,0 10–1 mol.L–1,il faut prélever un volume V0 de S0 tel que :

c0 V0 = c1 V1

4. Détermination d’une concentration à partir d’une échelle de teinte

Principe :

Par dilution d’une solution mère, on peut fabriquer une échelle de teintes (ensemble desolutions contenant la même espèce chimique à des concentrations différentes) qui parsimple comparaison permet d’évaluer la concentration inconnue d’une solution contenantla même espèce chimique colorée.

Voir TP n°14 : « De la couleur à la concentration »

A RETENIR :

Plus une solution colorée est concentrée, plus sa concentration en espèce coloranteaugmente et plus sa teinte s’obscurcit.

Exercices : n°4 p191, n°8 p191, n°9 p191 n°16 p193 et n°19 p194 ( 2nd 2)