Solutions aqueuses

A propos des solutions

Définition

Une solution est un mélange homogène obtenu à partir de la dissolution d’une ou plusieurs espèce(s) chimique(s) (= le(s) soluté(s)) dans un liquide : le solvant.

Quand le solvant de la solution est de l’eau, la solution est appelée solution aqueuse.

Propriété

Les solutés peuvent être de différentes natures. On peut trouver des espèces ioniques et/ou des espèces moléculaires.

Dans tous les cas, on indique entre parenthèses l’état du soluté une fois en solution.

Exemple

Le Chlorure de Sodium en solution s'écrit : $Na^+(aq)+Cl^-(aq)$

Le glucose en solution s'écrit : $C_6H_{12}O_6(aq)$

Lorsque le soluté ne peut plus se dissoudre dans le solvant, on dit que la solution est saturée.

Concentration massique d’un soluté en solution (concentration en masse)

Définition

La concentration massique (ou concentration en masse, ou encore titre massique) d’un soluté en solution, notée $t$ , est définie comme la masse de soluté ( $m_{soluté}$ ) par volume de solution ( $V_{solution}$ ), soit :

t = \frac{m_{soluté}}{V_{solution}}

Formule de la concentration en masse

Où :

$t$ est la concentration massique du soluté dans la solution, en $g/L$ .
$m_{soluté}$ est la masse de soluté en solution, en $g$ .
$V_{solution}$ est le volume de la solution, en $L$ .

Exemple

Si on a $3\mathrm{g}$ de sucre dans $200\mathrm{mL}$ de solution, alors le titre massique est :

$t = \frac{m_{soluté}}{V_{solution}}=\frac{3}{200*10^{-3}}=15g.L^{-1}$

Attention à ne pas confondre masse volumique d'une solution $\rho_{solution}$ et la concentration en masse $t_{soluté}$ car les deux s'expriment dans la même unité, mais les grandeurs sont différentes :

$t_{soluté}=\frac{m_{soluté}}{V_{solution}}$ n'est pas la même chose que $\rho_{solution}=\frac{m_{solution}}{V_{solution}}$

Préparation d’une solution

Il existe deux modes de préparation des solutions :

Par dilution
Par dissolution

Préparation d’une solution par dilution

Définition

Une dilution est la préparation d’une solution en ajoutant de l’eau à une solution dont on connait la concentration.

La solution obtenue, appelée la solution fille, a une concentration inférieure à celle de la solution de départ, la solution mère.

Les étapes de la dilution sont donc les suivantes :

On prélève un volume de solution mère avec une pipette
On verse ce volume dans une fiole jaugée d’un volume égal à celui de solution fille désirée
On complète avec de l’eau distillée jusqu’au trait de jauge

Schéma de préparation d'une solution par dilution

Propriété

Au cours d'une dilution, la masse de soluté ne varie pas entre ce qui est prélevé de la solution mère et ce qui est dans la solution fille :

m_m=m_f

Donc :

t_m*V_m=t_f*V_f

Où :

$t_m$ est la concentration massique en soluté dans la solution mère
$V_m$ est le volume de la solution mère
$t_f$ est la concentration massique en soluté dans la solution fille
$V_f$ est le volume de la solution fille

En connaissant $t_m$ , ainsi que la concentration $t_f$ et le volume $V_f$ que l'on souhaite obtenir, on en déduit alors le volume $V_m$ à prélever pour réaliser la dilution.

Définition

Le facteur de dilution F est alors défini comme :

F = \frac{t_m}{t_f}

ou encore :

F=\frac{V_f}{V_m}

Si on a dilué $F$ fois la solution, alors la concentration de la solution fille $t_f$ est $F$ fois plus petite que la concentration de la solution mère $t_m$ .

Exemple

On dilue 5 fois une solution mère de concentration en masse

t_m=10,0g.L^{-1}

pour obtenir une solution fille de volume

V_f=100,0mL

On prélève alors un volume de solution mère : $V_m=\frac{V_f}{F}=\frac{100}{5}=20,0mL.$

La concentration en masse de la solution fille sera alors de : $t_f=\frac{t_m}{F}=\frac{10,0}{5}=2,0g.L^{-1}$

Propriété

$t_m$ > $t_f$ ou encore $V_f$ > $V_m$ : par conséquent, le facteur de dilution est toujours supérieur à 1.

Préparation d’une solution par dissolution

Définition

Une dissolution est l'obtention d'une solution par mélange d'un solvant et d'un soluté.

Une dissolution peut se faire en 4 étapes :

La pesée du soluté (sans oublier de faire la tare).
On verse le soluté dans une fiole.
On ajoute de l’eau distillée aux 2/3 de la fiole environ et on agite la fiole pour dissoudre totalement le soluté
On complète avec de l’eau distillée jusqu’au trait de jauge (en faisant attention au ménisque)

Schéma de préparation d'une solution par dissolution

Définition

Pour préparer une solution aqueuse de volume connu $V_{solution}$ et de concentration en masse $t$ connue, il est nécessaire de dissoudre une masse $m_{soluté}$ telle que :

m_{soluté} = t*{V_{solution}}

(car $t=\frac{m_{soluté}}{V_{solution}}$ )

Dosages à l’aide d’une gamme d’étalonnage

Propriété

Pour déterminer la concentration en masse t d’une espèce E d’une solution S, on peut comparer une grandeur physique mesurable (ou estimable) de cette solution avec des solutions de valeurs connues, les solutions étalon.

On détermine alors un encadrement de la concentration par comparaison des valeurs (masse volumique, absorbance, conductivité, etc.)

Dans le cas d’un soluté qui colore la solution, la concentration est proportionnelle à l’intensité de la teinte. Dans ce cas on parle d’échelle de teintes.

Solutions aqueuses

A propos des solutions

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Exemple

Concentration massique d’un soluté en solution (concentration en masse)

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Préparation d’une solution

Préparation d’une solution par dilution

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Propriété

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Préparation d’une solution par dissolution

Définition

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Dosages à l’aide d’une gamme d’étalonnage

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