Physique-Chimie — Seconde
Solutions et concentration — Seconde Physique-Chimie
Concentration massique et molaire, préparation par dissolution et dilution.
Par ProfBot
Solutions et concentration — Seconde Physique-Chimie
🎯 Objectif : Préparer et caractériser une solution de concentration donnée.
1. Qu'est-ce qu'une solution ?
Une solution est un mélange homogène constitué de :
- Solvant : le liquide en plus grande quantité (ex : eau)
- Soluté : ce qui est dissous (sel, sucre, acide…)
Solution aqueuse : le solvant est l'eau.
2. Concentration massique
Cm = m (soluté) / V (solution)
Unité : g/L ou g/mL
Exemple : 5 g de sucre dans 250 mL d'eau :
Cm = 5 / 0,250 = 20 g/L
3. Concentration molaire
C = n (soluté) / V (solution)
Unité : mol/L (noté M)
Conversion :
n = m/M → C = m/(M×V) → Cm = C × M
Exemple : Cm = 20 g/L pour le glucose (M = 180 g/mol) :
C = Cm/M = 20/180 ≈ 0,111 mol/L
4. Préparation par dissolution
Protocole :
- Calculer la masse à peser :
m = C × M × V - Peser la masse au balance
- Introduire dans la fiole jaugée avec un peu d'eau distillée
- Agiter jusqu'à dissolution complète
- Compléter au trait de jauge avec de l'eau distillée
- Boucher et agiter pour homogénéiser
Matériel : fiole jaugée (précision +/- 0,1 mL), balance, verre à pied, agitateur.
5. Dilution
Ajouter du solvant pour diminuer la concentration.
La quantité de matière de soluté est conservée :
C₁ × V₁ = C₂ × V₂
Facteur de dilution :
F = C₁/C₂ = V₂/V₁
Protocole de dilution :
- Calculer le volume V₁ à prélever : V₁ = C₂ × V₂ / C₁
- Prélever V₁ à la pipette jaugée
- Introduire dans une fiole jaugée de volume V₂
- Compléter au trait de jauge avec de l'eau distillée
- Agiter
6. Exemple complet
Préparer 200 mL de NaCl à 0,1 mol/L à partir d'une solution à 2 mol/L par dilution.
C₁ = 2 mol/L V₂ = 200 mL = 0,200 L C₂ = 0,1 mol/L
V₁ = C₂ × V₂ / C₁ = 0,1 × 0,200 / 2 = 0,01 L = 10 mL
F = C₁/C₂ = 2/0,1 = 20 (dilution au 1/20)
→ Prélever 10 mL de la solution mère, compléter à 200 mL.
7. Espèces présentes en solution
En solution aqueuse, les électrolytes forts se dissocient totalement :
NaCl → Na⁺ + Cl⁻ (ionisation totale)
HCl → H⁺ + Cl⁻ (acide fort)
Concentration des ions :
Pour NaCl à C mol/L : [Na⁺] = C mol/L et [Cl⁻] = C mol/L
Pour CaCl₂ à C mol/L : [Ca²⁺] = C et [Cl⁻] = 2C
8. pH d'une solution
Le pH mesure l'acidité d'une solution :
pH = -log[H₃O⁺] (ou -log[H⁺])
- pH < 7 : solution acide
- pH = 7 : solution neutre (eau pure à 25°C)
- pH > 7 : solution basique
Ordre de grandeur :
- Jus de citron : pH ≈ 2
- Eau pure : pH = 7
- Détergent : pH ≈ 10
- Soude : pH ≈ 14
📝 Exercices
- Dissoudre 5,85 g de NaCl (M=58,5 g/mol) dans 500 mL. Concentration ?
- Solution de HCl à C = 1 mol/L. Préparer 100 mL à 0,05 mol/L. Volume à prélever ?
- [H₃O⁺] = 10⁻³ mol/L. pH ? La solution est-elle acide ou basique ?
- Préparer 250 mL de H₂SO₄ à 0,2 mol/L par dissolution. Masse à peser ? (M=98 g/mol)
- NaOH à C = 0,5 mol/L. Concentrations de Na⁺ et HO⁻ dans la solution ?
✅ À retenir
Cm = m/V (g/L) C = n/V (mol/L)
Cm = C × M
Dilution : C₁V₁ = C₂V₂ V₁ = C₂V₂/C₁
pH = -log[H₃O⁺] pH<7 acide, pH=7 neutre, pH>7 basique
Ions : respecter la stœchiométrie de dissociation