T1C02 - Les solutions aqueuses
Notion de concentration
Solution, solvant et soluté definition
Définitions
Une solution est un mélange liquide homogène composé :
- d'un solvant : composant majoritaire du mélange
- d'un soluté : espèce dispersée dans le solvant
Remarque
On parle de solution aqueuse lorsque le solvant est de l'eau.
Exemple
Une limonade est une solution aqueuse ayant pour principaux solutés le sucre, le dioxyde de carbone et l'acide citrique.
Concentration massique, concentration molaire definition
Définition
La concentration en masse, ou titre massique, d’un soluté est définie par le rapport de la masse mS de soluté dissous dans le volume V de solution
cm = \dfrac{m_S}{V}
où mS s’exprime en g, V en L, et cm en g · L-1 selon les unités usuelles.
Remarque
La concentration en masse de soluté et la masse volumique s’expriment dans la même unité mais ne représentent pas la même chose :
- masse volumique masse de l’ensemble d’une substance
- concentration en masse masse de soluté dans l’ensemble
Préparation de solution par dissolution
Définition
La dissolution d’un soluté dans un solvant est la mise en solution d’une espèce chimique pure solide, liquide ou gazeuse dans un solvant.
Protocole
Pour préparer une solution de volume V contenant un soluté en concentration en masse cm
- Peser avec une balance du soluté de masse m = cm × V
- Verser à l'aide d'un entonnoir le soluté dans une fiole jaugée de volume V
- Rincer à l'aide de solvant l'entonnoir et la coupelle
- Remplir jusqu'aux deux tiers de solvant la fiole jaugée
- Agiter lattéralement
- Remplir la fiole jusqu'au trait de jauge, boucher puis homogénéiser la solution
Préparation de solution par dilution
Définition
La dilution d'une solution correspond à l'ajout de solvant dans la solution.
La solution obtenue, appelée solution fille, a une concentration en masse plus faible que la solution initiale, appelée solution mère.
Protocole
Étapes de préparation d'une solution aqueuse par dilution
- Verser de la solution mère dans un bécher
- Conditionner la pipette jaugée en aspirant de la solution mère au delà du trait de jauge
- Ajuster le bas du ménisque au trait de jauge
- Introduire le prélèvement dans une fiole jaugé du volume souhaité V1
- Remplir d'eau distillée aux deux tiers puis agiter latéralement
- Compléter jusqu'au trait de jauge avec l'eau distillée et mélanger pour homogénéiser la solution
Remarque
La masse de soluté reste la même avant et après la dilution. Soit une solution mère S0 de concentration cm0 et une solution fille S1 de concentration cm1
cm0 × V0 = cm1 × V1
Facteur de dilution
Définition
On appelle facteur de dilution (F) le rapport entre la concentration en masse de la solution mère et de la solution fille
F = tm / tf
ce facteur de dilution est toujours supérieur à 1.
Exemple :
Pour diluer 5 fois une solution mère de concentration en masse cm0 = 10.0 g/L et obtenir un volume Vf = 100.0 mL de solution fille, la concentration de la solution fille est
cm1 = cm0/F = 10.0 / 5 = 2.0 g/L,
le volume de solution mère à prélever est donc
soit 20 mL.
Exercices
Exercice :
prouver que le facteur de dilution peut s'écrire F = Vf/Vm
Exercices du manuel exercice
Application du cours
- 12 et 17 p 43
- 21 et 23 p. 44
S'entraîner
- 30 et 31 p 46
- 33 p 47
Préparation au DS
- 36 et 37 p 48
Corrections prof
ex 21 p 44
- La formule Vm = F/Vf est fausse
- Vf = F × Vm
ex 23 p 44 exercice
Vm = x
Vf = x + 7x = 8x
F = Vf/Vm = 8
ex 30 p 46 exercice
- cm = m/V = 0.23 / 0.150 = 1.53 g/L
- cm < 1.8 g/L donc le lait est frais.
ex 31 p 46 exercice
- S1 : m1 = 6 g, V1 = 0.75 L, tm = 60 g / L
- Sm : Vm = 1/3 * 0.75 = 0.25 L
- Sf : tf = tm / F = tm * Vm / Vf = 60 * 0.25 / 0.75 = 20 g/L
ex 37 p 48 exercice
tm = 12.0 mg/L
Solution fille | S1 | S2 | S3 | S4 |
---|---|---|---|---|
Vm (mL) | 13.3 | 10.0 | 5.0 | 2.5 |
Vf (mL) | 20.0 | 20.0 | 20.0 | 20.0 |
F | 1.5 | 2.0 | 4.0 | 8.0 |
tf (mg/L) | 8.0 | 6.0 | 3.0 | 1.5 |
tf = 3.0 mg/L = m3 / Vf = tm * Vm / Vf
Vm = tf * Vf / tm = 5.0 mL
F = Vf / Vm = 20.0 / 5.0 = 4
- Pipette jaugée, fiole jaugée, bécher
t1 > tE131/10 > t2
10 * t1 > tE131 > 10 * t2
80.0 > tE131 > 60.0
- En augmentant le nombre de solutions pour faire l'échelle de teinte