Calcul de concentration | Physique-Chimie Seconde
Introduction
Découvrez les méthodes de calcul de concentration en chimie
Définition de la concentration
Concept fondamental
La concentration d'une solution indique la proportion de soluté (substance dissoute) par rapport au solvant (généralement l'eau) dans une solution. C'est une grandeur qui permet de quantifier la composition d'une solution.
- Concentration massique : g/L ou kg/m³
- Concentration molaire : mol/L
- Pourcentage massique : %
- Pourcentage volumique : %
Calculer la concentration est essentiel pour :
- Identifier la composition d'une solution
- Comparer différentes solutions
- Effectuer des dilutions précises
- Respecter des protocoles expérimentaux
Concentration massique
Calcul de la concentration massique
La concentration massique (notée C_m) est la masse de soluté dissous par unité de volume de solution. Elle s'exprime en grammes par litre (g/L).
Où :
- C_m = concentration massique (en g/L)
- m = masse du soluté dissous (en g)
- V = volume de la solution (en L)
- Solution saline physiologique : 9 g/L de NaCl
- Solution de glucose pour perfusion : 50 g/L
- Eau sucrée : 50-100 g/L de sucre
Concentration molaire
Calcul de la concentration molaire
La concentration molaire (notée C) est la quantité de matière de soluté dissous par unité de volume de solution. Elle s'exprime en moles par litre (mol/L).
Où :
- C = concentration molaire (en mol/L)
- n = quantité de matière de soluté (en mol)
- V = volume de la solution (en L)
Où :
- n = quantité de matière (en mol)
- m = masse (en g)
- M = masse molaire (en g/mol)
Donc : C = (m/M) / V = m / (M×V)
Formules de calcul
Résumé des formules
| Type de concentration | Formule | Unité | Grandeur recherchée |
|---|---|---|---|
| Massique | C_m = m/V | g/L | Concentration |
| Molaire | C = n/V | mol/L | Concentration |
| Quantité de matière | n = m/M | mol | Quantité |
| Relation entre concentrations | C = C_m/M | mol/L | Concentration |
- Calcul de la masse : m = C_m × V
- Calcul du volume : V = m / C_m
- Calcul de la quantité de matière : n = C × V
- Calcul du volume : V = n / C
Exercice 1 : Calcul de concentration massique
Application directe
On dissout 8,0 g de sel (chlorure de sodium NaCl) dans de l'eau distillée pour obtenir 200 mL de solution. Calculer la concentration massique de cette solution.
- Masse de sel : m = 8,0 g
- Volume de solution : V = 200 mL = 0,200 L
- Concentration massique : C_m = ?
La concentration massique de la solution de chlorure de sodium est de 40 g/L.
Exercice 2 : Calcul de concentration molaire
Application de la concentration molaire
On dissout 11,7 g de chlorure de sodium (NaCl) dans de l'eau pour obtenir 500 mL de solution. Sachant que la masse molaire de NaCl est M = 58,5 g/mol, calculer la concentration molaire de cette solution.
La concentration molaire de la solution de chlorure de sodium est de 0,400 mol/L.
Exercice 3 : Calcul de masse
Calcul inverse
On souhaite préparer 250 mL d'une solution de sulfate de cuivre de concentration massique 160 g/L. Quelle masse de sulfate de cuivre faut-il peser ?
Partant de C_m = m/V, on isole m : m = C_m × V
- Concentration massique : C_m = 160 g/L
- Volume de solution : V = 250 mL = 0,250 L
- Masse à peser : m = ?
Il faut peser 40 g de sulfate de cuivre pour préparer 250 mL de solution de concentration massique 160 g/L.
Dilution d'une solution
Calcul de dilution
La dilution consiste à ajouter du solvant (généralement de l'eau) à une solution pour diminuer sa concentration. La quantité de soluté reste constante, seule la quantité de solvant change.
Avant dilution : n₁ = C₁ × V₁
Après dilution : n₂ = C₂ × V₂
Puisque n₁ = n₂ (quantité de soluté conservée) :
Où C₁ et V₁ sont la concentration et le volume initiaux, C₂ et V₂ sont la concentration et le volume finaux.
- Prélever un volume connu de solution mère
- Transvaser dans une fiole jaugée de volume voulu
- Compléter avec de l'eau distillée jusqu'au trait de jauge
- Homogénéiser par agitation
Exercice 4 : Calcul de dilution
Application de la dilution
On prélève 25 mL d'une solution de glucose de concentration molaire 0,20 mol/L. On complète avec de l'eau distillée jusqu'à un volume total de 100 mL. Quelle est la concentration molaire de la solution finale ?
- Concentration initiale : C₁ = 0,20 mol/L
- Volume initial : V₁ = 25 mL = 0,025 L
- Volume final : V₂ = 100 mL = 0,100 L
- Concentration finale : C₂ = ?
Donc : C₂ = (C₁ × V₁) / V₂
La concentration molaire de la solution finale est de 0,050 mol/L.
Résumé
Points clés
Unité : g/L
Unité : mol/L
- Identifier les données connues et inconnues
- Sélectionner la bonne formule
- Vérifier les unités et les convertir si nécessaire
- Appliquer la formule
- Exprimer le résultat avec la bonne unité
- Vérifier la cohérence du résultat
Conclusion
Félicitations !
Continuez à pratiquer pour perfectionner vos compétences