Tu apprends à exprimer la concentration d'une solution en grammes par litre et en moles par litre (molarité), à préparer une solution par pesée, et à calculer une dilution avec la relation C1 × V1 = C2 × V2.
Quand maman sucre le thé, le sucre disparaît dans l'eau : il s'est dissous. Le corps dissous (le sucre) s'appelle le soluté ; le liquide qui le dissout (l'eau) s'appelle le solvant ; le mélange obtenu est une solution. Si on met deux cuillères de sucre au lieu d'une dans la même tasse, le thé est plus sucré : sa concentration est plus grande. La concentration dit donc combien de soluté se trouve dans un volume donné de solution.
La concentration massique Cm est la masse de soluté par litre de solution : Cm = m / V, en grammes par litre (g/L). La molarité C est la quantité de matière de soluté par litre de solution : C = n / V, en moles par litre (mol/L). La quantité de matière n se calcule avec n = m / M, où M est la masse molaire du soluté, c'est-à-dire la masse d'une mole de ce corps, en g/mol. Les deux concentrations sont liées par Cm = C × M.
Un exemple
On veut préparer V = 500 mL = 0,5 L d'une solution d'hydroxyde de sodium NaOH de molarité C = 0,2 mol/L. Étape 1 : quantité de matière nécessaire, n = C × V = 0,2 × 0,5 = 0,1 mol. Étape 2 : masse molaire, M(NaOH) = 23 + 16 + 1 = 40 g/mol. Étape 3 : masse à peser, m = n × M = 0,1 × 40 = 4 g. On pèse donc 4 g de NaOH, on les dissout dans un peu d'eau distillée dans une fiole jaugée de 500 mL (un flacon qui contient exactement 500 mL quand on le remplit jusqu'à un trait gravé, le trait de jauge), puis on complète avec de l'eau jusqu'au trait de jauge. Contrôle : Cm = 4 / 0,5 = 8 g/L, et C × M = 0,2 × 40 = 8 g/L.
Diluer, c'est ajouter du solvant à une solution pour la rendre moins concentrée. La solution de départ s'appelle la solution mère, celle qu'on obtient la solution fille. Pendant la dilution, on ajoute seulement de l'eau : la quantité de soluté ne change pas. On écrit donc n = C1 × V1 = C2 × V2. Exemple : pour obtenir 250 mL d'acide à 0,5 mol/L à partir d'une solution à 2 mol/L, on prélève V1 = (0,5 × 250) / 2 = 62,5 mL de solution mère, puis on complète à 250 mL.
Astuce
Dans C = n / V et Cm = m / V, le volume doit être en litres : 250 mL = 0,25 L. Dans la relation C1 × V1 = C2 × V2, en revanche, tu peux laisser les deux volumes en millilitres, à condition d'utiliser la même unité des deux côtés : le résultat sort alors directement en millilitres.
Attention
V est le volume final de la solution, pas le volume d'eau versé. C'est pour cela qu'on complète jusqu'au trait de jauge au lieu de verser 500 mL d'eau sur le soluté. Autre erreur fréquente : croire qu'une dilution diminue la quantité de soluté. Elle diminue seulement la concentration, parce que le même soluté occupe un plus grand volume.
À retenir
Cm = m / V en g/L ; C = n / V en mol/L ; n = m / M ; Cm = C × M. Lors d'une dilution, la quantité de soluté se conserve : C1 × V1 = C2 × V2.
Une question à la fois. Après chaque réponse, tu vois tout de suite si c'est juste, et surtout la méthode pour y arriver.
Question 1 sur 7
Écris seulement le nombre de g/L.
Source du programme : Programme éducatif du domaine d'apprentissage des sciences, chimie, 3e année des humanités scientifiques, DIPROMAD/MEPST, matrices MSPC5.1 Modes d'expression de la concentration et MSPC5.2 Préparation des solutions