CHAPITRE 2 : Solutions aqueuses : un exemple de mélanges

Objectifs :

- Déterminer les constituants d'une solution : solvant et solutés.
- Définir et calculer la concentration massique d'une solution.
- Préparer une solution par dissolution ou par dilution.
- Utiliser le facteur de dilution pour calculer un volume à prélever.

I. Que contient une solution ?

1. Qu'est-ce qu'une solution

Une solution est un mélange homogène résultant de la dissolution d’une ou plusieurs espèces chimiques (le ou les soluté(s)) dans une autre espèce chimique (le solvant). Si le solvant est l’eau, on obtient une solution aqueuse.

2. Solutés moléculaires et ioniques

Une solution moléculaire contient le soluté sous forme de molécules et ne conduit pratiquement pas le courant (en tout cas pas plus que le solvant seul). Une solution ionique contient le soluté sous forme d’ions dispersés et conduit le courant électrique (en tout cas beaucoup plus que le solvant seul).

II. Concentration massique

1. Définition

La concentration massique Cm d’un soluté est égale à la masse de soluté dissous par litre de solution : $$C_{m}=\frac{m_{solut\acute{e}}}{V_{solution}}$$
Elle s’exprime usuellement en g.L-1.
Remarque : Il ne faut pas confondre la masse volumique de la solution et la concentration massique en soluté de la solution. En effet la masse volumique de la solution correspond au quotient de la masse totale de la solution par le volume de la solution : $$\rho_{sol}=\frac{m_{sol}}{V_{sol}}$$

2. Préparation d'une solution par dissolution

On souhaite préparer un volume V d’une solution de concentration Cm par dissolution d’une espèce chimique. La masse d’espèce à dissoudre est égale à : $$m = C_{m} \times V$$
La solution est préparée dans une fiole jaugée qui peut contenir un volume de liquide précis.

III. Préparation d'une solution par dilution

1. Définition

On dispose d’une solution mère, de concentration connue Cm0 , à partir de laquelle on prépare une solution fille, moins concentrée, de concentration fille Cm1 .
Diluer une solution consiste à obtenir une solution moins concentrée en lui ajoutant du solvant.

2. Volume de solution mère à prélever

Lorsqu’on dilue une solution, son volume augmente, mais la masse de soluté présent ne change pas, on a donc: $$m_{pr\acute{e}lev\acute{e}}=m_{1}$$.
Soit :$$C_{m_{0}} \times V_{pr\acute{e}lev\acute{e}} = C_{m_{1}} \times V_{1}$$
Avec Cm0 la concentration de la solution mère, Vprélevé le volume de solution mère à prélever, Cm1 la concentration de la solution fille et V1 le volume final de la solution fille.
Le volume de solution mère à prélever est donc :$$V_{pr\acute{e}lev\acute{e}} = \frac{C_{m_{1}} \times V_{1}}{C_{m_{0}}}$$

IV. Détermination d'une concentration par étalonnage

Pour trouver la concentration en masse de soluté dans une solution inconnue, on utilise des solutions étalons constituant une gamme d’étalonnage. Ce sont des solutions de différentes concentrations connues en soluté qui permettent d’encadrer ou de connaitre par comparaison la concentration d’une solution inconnue. Si une solution est colorée, on compare sa coloration à celle des solutions étalon. On peut également se servir de grandeur caractéristique comme la masse volumique par exemple.

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