Chapitre 8 : Chimie

Concentration molaire

A / Définitions

Soluté :

C’est le corps que l’on dissout dans un liquide. Il peut être à l’état solide, liquide, ou gazeux ; et de forme moléculaire ou ionique.

Solvant :

C’est le liquide dans lequel on dissout le soluté. Le solvant est à l’état liquide et peut être aqueux ou non aqueux.

Solution :

C’est le liquide obtenu après dissolution d’un (ou plusieurs) soluté dans un solvant. On dit que la solution est aqueuse lorsque le solvant est de l’eau.

Remarque :

Une espèce chimique est insoluble dans l’eau si on la retrouve tel quelle dans l’eau (elle est en suspension dans l’eau).

La solution est saturée si le soluté n’est pas totalement dissout. Dans ces conditions, on observe un dépôt solide au fond du récipient (le mélange est hétérogène).

B / Concentration molaire

1 / Définition

On appelle concentration molaire C d’une solution, le rapport de la quantité de matière n introduite dans le solvant par le volume V de la solution.

Donc :              …………………                       avec :               C : concentration molaire en mol/L

                                                                                    n : quantité de matière en mol

                                                                                    V : volume de la solution en L

Remarque :

On peut aussi noter la concentration de la façon suivante :

            C_NaCl = 0,1 mol/L ;  [ Na⁺ ] = 0,1 mol/L  ;  [ Cl^- ] = 0,1 mol/L

Mais l’écriture  [ NaCl ]  n’a aucun sens. On met une seule espèce entre crochet.

Remarque :

On peut admettre que la dissolution du soluté dans le solvant n’entraîne pas de variation de volume.

            Donc :             ……………………………………………..

2 / Exemple

On dissout 150 g de glucose (sucre) dans 100 mL d’eau. Calculer la concentration molaire de la solution.

V (solvant ) = V (solution ) = 100 mL = ……………….…………….= …………………….

Masse molaire du glucose : C₆H₁₂O₆ , H₂O

            M ( glucose )             = ……………………………………..……………………………………………

                                    =………………………………………….………………………………………..

                                    = ………………………………………….

Quantité de matière de glucose :

            n = ……………………….. = …………………….……………. = …………………………………

Concentration molaire :

            C = ……………………  = ………………………………. = ………………………..……………..

C / Préparation d’une solution aqueuse

1 / Par dissolution d’un soluté solide

On désire préparer 100 mL d’une solution de sulfate de cuivre de concentration molaire C = 0,10 mol/L. Quelle masse m de sulfate de cuivre faut-il dissoudre pour préparer cette solution, et comment procéder ?

Masse molaire du sulfate de cuivre : CuSO₄ , 5 H₂O

            M ( sulfate de cuivre )           = ……………………………………………………………………………….

                                                = ……………………………..………………………………………………..

                                                = ……………………………………..……………

Quantité de matière de sulfate de cuivre :

            C = n / V  ,  donc :            n = ……………………         avec :            V = 100 mL = 100.10^-3 L = 0,1 L

                                                                                                C = 0,10 mol/L

                        n = …………………….…………….. = ……………………………………..

Masse de sulfate de cuivre :

            m = ………………………. = …………………….……………….. = ………………………….

Méthodologie :

. On pèse avec une balance la masse de sulfate de cuivre calculée précédemment.

. On introduit le sulfate de cuivre dans une fiole jaugée de 100 mL.

. On remplit la fiole jaugée avec de l’eau distillé (jusqu’au niveau de 100 mL) et on agite la solution pour dissoudre le soluté.

. On complète avec de l’eau distillé (si le niveau a baissé) et on agite pour homogénéiser la solution.

2 / Par dilution d’une solution

On dilue une solution aqueuse A, appelée solution mère, en ajoutant de l’eau distillé à un volume donné de cette solution initiale. On obtient une solution B appelé solution fille.

La quantité de matière n reste constante mais la concentration molaire de la solution obtenue est plus faible.

Relation :

                                    n = ………………………………..

Méthodologie :

. On prélève un volume V_A de la solution A.

. On détermine le volume V_B de la solution fille :

            V_B = …………………………………………

. On détermine la quantité d’eau distillé à introduire :            V (eau distillé ) = ………………….

Application :

On dispose d’un volume V = 10 mL d’une solution de sulfate de cuivre (solution mère) de concentration molaire 10^-2 mol/L.

La solution fille à une concentration C’ 10 fois plus faible, soit 10^-3 mol/L.

Quel volume V faut-il rajouter pour obtenir cette solution ?

Détermination du volume total V_B :

            V_B             = ………………………………………………………………..…………….

 = ………………………………………………………………………………

= ………………………..…………………………..

Détermination du volume d’eau distillé V à introduire :

            V             = ……………………………………….……………...……………

= ……………………………………………………………..………

= …………………………………..………………