4.5
Concentration et dilution de la solution
La quantité relative d'un constituant d'une solution donnée est appelée la concentration. Souvent, mais pas toujours, une solution contient un constit…
Dans une quantité de solvant donnée, différentes quantités de solutés peuvent être ajoutées pour créer des solutions de concentrations variables. Dans une solution diluée, la proportion de soluté par rapport au solvant est petit, alors que, pour une solution concentrée, la proportion est grande. La concentration de la solution est exprimée en molarité, qui est le nombre de moles de soluté par litre de solution.
Le dénominateur est le volume de la solution et pas le volume du solvant. Par conséquent, pour faire 1 litre d'une solution 1-molaire, 1 mole de soluté est ajoutée à une fiole volumétrique, qui est ensuite remplie à la démarcation de 1 litre avec le solvant. De même, si 1 mole de soluté est ajouté à un autre fiole puis rempli à la marque de 0, 5 litre avec du solvant, cela donnerait une solution 2-molaire.
La molarité de la solution peut être utilisée comme un facteur de conversion entre les moles du soluté et le volume de la solution. Supposons que 237 grammes de permanganate de potassium soient dissous dans l'eau pour former une solution 3-molaire. Pour calculer le volume total de la solution, d'abord, la masse du soluté est convertie en moles.
Ensuite, le nombre de moles est divisé par la molarité pour obtenir un volume de 0, 5 litres. Si plus d'eau est ajoutée, le volume total de la solution augmente, mais le nombre de moles du soluté reste le même. Cela signifie que la concentration de la solution a diminué, ou la solution a été diluée.
La dilution d'une solution concentrée, ou stock, est effectuée à l'aide de l'équation de dilution, qui relie les volumes et les molarités d'une solution avant et après le processus de dilution. M-un et V-un sont la molarité et le volume de la solution concentrée initiale, et M-deux et V-deux sont la molarité et le volume de la solution diluée finale. Par exemple, l'équation de dilution peut être utilisée pour préparer une solution de permanganate de potassium, qui est utilisée en médecine comme désinfectant général.
Quel volume d'une solution mère 2-molaire est nécessaire pour préparer 1 litre d'une solution 0, 2-molaire de permanganate de potassium? Connaissant M-un, M-deux et V-deux et résolvant l'équation de dilution pour V-un, on obtient 0, 1 litre. Par conséquent, 0, 1 litre de la solution mère est ajouté à un nouveau flacon volumétrique, et le solvant est ajouté pour faire 1 litre de la solution 0, 2-molaire.
Une fois la solution diluée, bien que la concentration ait changé, le nombre de moles de permanganate de potassium reste le même.
View the full transcript and gain access to JoVE Core videos
Q1: What is molarity and how is it calculated?
Molarity (M) is the number of moles of solute per liter of solution, expressed in mol/L. To calculate molarity, divide the moles of solute by the total volume of solution in liters. For example, dissolving 1 mole of solute in a volumetric flask and filling to the 1-liter mark creates a 1-molar solution. The key is using the total solution volume, not just the solvent volume, since solutes can affect the overall volume.
Q2: Why is the total solution volume used in the molarity equation instead of solvent volume?
The total solution volume is used because solutes can change the volume of a solution depending on their interactions with the solvent. Using solvent volume alone would give an inaccurate concentration. The molarity equation accounts for this by including the combined volume of both solute and solvent, ensuring precise concentration measurements for chemical reactions in aqueous solutions.
Q3: How do you prepare a solution of specific molarity using a volumetric flask?
To prepare a solution of specific molarity, add the calculated moles of solute to a volumetric flask, then add solvent until the liquid reaches the marked line for your desired volume. For instance, to make 1 liter of a 1-molar solution, add 1 mole of solute and fill to the 1-liter mark. This ensures the total solution volume equals your target volume and produces the correct concentration.
Q4: What happens to the number of moles of solute when a solution is diluted?
The number of moles of solute remains constant during dilution. When solvent is added to a concentrated solution, the total volume increases but the amount of solute stays the same, causing the concentration to decrease. This principle is expressed mathematically as M1V1 = M2V2, where the product of molarity and volume equals moles before and after dilution.
Q5: How do you use the dilution equation to prepare a dilute solution from a stock solution?
The dilution equation M1V1 = M2V2 relates the molarity and volume of a stock solution to the desired dilute solution. Identify the known values: M1 and V1 from the stock solution, M2 and V2 from your target solution. Solve for the unknown variable, typically V1, to determine how much stock solution to transfer to a new flask, then add solvent to reach the final volume.
Q6: What is the difference between a dilute and concentrated solution?
A dilute solution has a small proportion of solute relative to solvent, resulting in low concentration. A concentrated solution has a large proportion of solute relative to solvent, resulting in high concentration. Concentrated solutions, called stock solutions, are often stored in laboratories and diluted as needed to create solutions of lower concentrations for specific applications.
Q7: Can you convert between mass of solute and solution volume using molarity?
Yes, molarity serves as a conversion factor between moles of solute and solution volume. First convert mass to moles using molar mass, then use molarity to find volume by dividing moles by molarity. For example, 237 grams of potassium permanganate converted to moles, then divided by 3 M, yields 0.5 liters of solution. This allows precise preparation of solutions with known concentrations.