Sérum physiologique, boissons, eau de mer : ce sont des solutions aqueuses. Pour les préparer ou les contrôler, il faut savoir exprimer la quantité de soluté qu’elles contiennent : c’est la concentration en masse.
Objectifs
- Identifier le soluté et le solvant d’une solution
- Calculer et utiliser une concentration en masse
- Distinguer concentration en masse et masse volumique
- Préparer une solution par dissolution ou par dilution
- Déterminer une concentration par un dosage par étalonnage
1. Solution, soluté, solvant
Solution : Mélange homogène obtenu en dissolvant une ou plusieurs espèces chimiques, les solutés, dans un solvant. Si le solvant est l’eau, la solution est dite aqueuse.
- Le soluté peut être solide (sel, sucre), liquide (éthanol) ou gazeux (dioxyde de carbone).
- Une solution est saturée lorsqu’on ne peut plus y dissoudre de soluté : la masse maximale dissoute par litre est la solubilité.
2. La concentration en masse
Cm = m / V
Sérum physiologique
- On dissout m = 4,5 g de chlorure de sodium pour obtenir V = 500 mL = 0,500 L de solution.
- Cm = 4,5 / 0,500
Cm = 9,0 g·L−1
3. Préparer une solution : dissolution et dilution
- Dissolution : peser la masse m = Cm × V de soluté, l’introduire dans une fiole jaugée de volume V, ajouter de l’eau distillée, agiter jusqu’à dissolution, puis compléter jusqu’au trait de jauge.
- Dilution : prélever un volume V0 de solution mère avec une pipette jaugée, l’introduire dans une fiole jaugée de volume V1, compléter avec de l’eau distillée et homogénéiser.
Lors d’une dilution, la masse de soluté se conserve : m = C0 × V0 = C1 × V1.
F = C0 / C1 = V1 / V0
Diluer 10 fois
- On veut V1 = 100,0 mL de solution fille avec F = 10.
- V0 = V1 / F = 100,0 / 10 = 10,0 mL.
On prélève 10,0 mL de solution mère à la pipette jaugée et on complète à 100,0 mL dans une fiole jaugée.
4. Dosage par étalonnage
Doser une espèce, c’est déterminer sa concentration. Dans un dosage par étalonnage, on prépare une gamme de solutions étalons de concentrations connues, on mesure une grandeur qui dépend de la concentration (couleur, masse volumique…), puis on compare avec la solution inconnue.
- Échelle de teintes : la solution inconnue est encadrée entre deux étalons de teinte voisine.
- Courbe d’étalonnage : on trace la grandeur mesurée en fonction de Cm ; on lit la concentration correspondant à la mesure faite sur la solution inconnue.
Lecture graphique
Pour des solutions sucrées, la masse volumique ρ augmente avec Cm selon une droite. Si la solution inconnue a une masse volumique située entre celles des étalons à 40 g·L−1 et 60 g·L−1, sa concentration est comprise entre ces deux valeurs ; la droite d’étalonnage permet de la préciser.
À retenir
- Cm = msoluté / Vsolution, en g·L−1.
- Dilution : la masse de soluté se conserve, C0 × V0 = C1 × V1.
- Facteur de dilution : F = C0 / C1 = V1 / V0.
- Verrerie de précision : fiole jaugée et pipette jaugée.
- Dosage par étalonnage : comparer la solution inconnue à une gamme d’étalons.
Et maintenant, à toi !
Vérifie que tu as compris avec les exercices, puis révise avec la fiche.