Chapitre 4 : Les solutions aqueuses

I Définition et vocabulaire

Un solvant est un liquide qui peut dissoudre un solide ou un gaz.
L’espèce dissoute est appelé soluté.
L’ensemble {solvant + soluté} est appelé solution, si le solvant est de l’eau la solution est aqueuse.

Pour mesurer la quantité de soluté dans un solvant on utilise la concentration en masse : C _{m = $\frac{m}{V}$}

Où :
C _m est la concentration en masse en gramme par litre, g.L^-1
m est la masse de soluté dissout en gramme, g
V le volume de solvant en litre, L.
On peut modifier la formule : m = C _m x V

Exemples :

On dissout 3 g de sucre dans 0,5 L d’eau.
Quelle est la concentration en sucre ?

C _{m = $\frac{m}{V}$ = $\frac{3}{\mathrm{0,5}}=\; 6\; g.L-1$}

La concentration en sucre est de 6 g/L.


On dissout 0,2 kg de sel dans 200 mL d’eau.
Quelle est la concentration en sel ?
C _{m = $\frac{m}{V}$ = $\frac{\mathrm{200}}{\mathrm{0,2}}=\; 100\; g.L-1$}

La concentration en sel est de 100 g/L



On souhaite obtenir 500 mL de solution de sulfate de cuivre avec une concentration de 0,2 g.L^-1.
Quelle masse doit-on dissoudre ?

C _{m = $\frac{m}{V}$}

D'où m = C_m x V
m = 0,2 x 0,5 = 0,1 g

La masse à dissoudre est de 0,1 g.

Remarque :

Quand on ne peut plus dissoudre de soluté dans une solution, on dit que la solution est saturée.

II Préparer une solution par dissolution

Une dissolution est l’action de dissoudre un solide ou un gaz dans un solvant.

Protocole d’une dissolution

1) faire la tare de la balance (mise à zéro).
2) peser la masse de solide à dissoudre dans une coupelle.
3) On place ce solide dans la fiole jaugée à l’aide d’un entonnoir à solide.
(On récupère tout le solide en rinçant la coupelle et l’entonnoir)
4) ajouter du solvant jusqu’au 3/4 de la fiole.
5) agiter la solution pour dissoudre le soluté et homogénéiser la solution.
6) ajouter du solvant jusqu’au trait de jauge et agiter.

III Préparer une solution par dilution

Diluer est l’action d’ajouter du solvant dans une solution pour diminuer la concentration du soluté.
La solution de départ est la solution mère S₀, la solution diluée est la solution fille S₁.
Lors d’une dilution la masse de soluté ne varie pas, d’où :
m₀ = m₁
Alors : C_m0 x V₀ = C_m1 x V₁

Où:
m₀ est la masse de soluté de la solution mère et m₁ la masse de soluté de la solution fille.
C_m0 est la concentration en masse de soluté de la solution mère et C_m1 la concentration en masse de soluté de la solution fille.
V₀ est le volume de solution mère et V₁ le volume de solution fille.
Le volume de solution mère à prélever est donc :
V₀ = $\frac{\mathrm{C_{m_1\;}x\; V₁}}{\mathrm{C_m₀\; ‌}}$

Exemple :

On veut obtenir 300 mL de solution à 2 g/L à partir dune solution à 10 g/L.
Quel volume de solution mère doit-on prélever ?
On a C_m0 = 10 g/L, C_m1 = 2g/L et V₁ = 300 mL
Et C_m0 x V₀ = C_m1 x V₁
d’où V₀ = $\frac{\mathrm{C_m₁x\; V₁}}{\mathrm{C_m₀‌}}$ = $\frac{\mathrm{2\; x\; 0,3}}{\mathrm{10}}$ = 0,06 L = 60 mL
Le volume à prélever est de 60 mL.

Protocole de dilution

1) On verse la solution à prélever dans un bécher
2) on prélève la solution à l’aide d’une pipette jaugée : on incline le bécher à 45° et la pipette est verticale
3) On verse la solution prélevée dans une fiole jaugée du volume souhaité
4) On ajoute du solvant jusqu’au 3/4 de la fiole et on agite
5) On verse du solvant jusqu’au trait de jauge et on agite

Le facteur de dilution,noté f, permet de savoir combien de fois la solution mère a été diluée.
Il est défini par la formule suivante :

f = $\frac{\mathrm{V₁}}{\mathrm{V₀}}$ = $\frac{\mathrm{C₀}}{\mathrm{C₁}}$

Le facteur de dilution est toujours plus grand que 1 et il n’a pas d’unité.

IV Détermination d'une concentration

On peut encadrer la concentration d’une espèce colorée avec une échelle de teinte.
Pour cela on utilise une solution qui contient le même soluté mais de concentration connue.
On réalise plusieurs dilution de cette solution pour obtenir plusieurs solutions de teinte différentes, ces solutions sont des solutions étalons.
Ensuite on compare la teinte de la solution inconnue à celle des solutions étalons, ce qui permet d’encadrer la concentration de la solution inconnue.

QCM d'entraînement

lien vers le manuel
Exercices
QCM p 38
11,12, 15, 17,19 p 39