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 constituant dont la concentration est nettement supérieure à celle de tous les autres constituants. Ce constituant est appelé solvant et peut être considéré comme le milieu dans lequel les autres constituants sont dispersés ou dissous. Les solutions dans lesquelles l'eau est le solvant sont, bien sûr, très fréquentes sur notre planète. Une solution dans laquelle l'eau est le solvant est appelée une solution aqueuse.

Un soluté est un constituant d'une solution, qui est généralement présent à une concentration beaucoup plus faible que le solvant. Les concentrations du soluté sont souvent décrites avec des termes qualitatifs tels que dilué (de concentration relativement faible) et concentré (de concentration relativement élevée).

Les concentrations peuvent être évaluées quantitativement à l'aide d'une grande variété d'unités de mesure, chacune étant appropriée pour des applications particulières. La molarité (M) est une unité de concentration utile pour de nombreuses applications en chimie. La molarité est définie comme le nombre de moles de soluté dans exactement 1 litre (1 L) de la solution et possède les unités de ‘ mol/L ’.

Notez que dans l'équation de la molarité, on utilise le volume de solution, et non le volume de solvant. En effet, selon la nature des interactions entre le soluté et le solvant, le soluté peut modifier le volume de la solution. Par conséquent, dans l'équation de la molarité, nous utilisons le volume total de la solution (c.-à-d. volume du solvant + volume du soluté). Comme les volumes de la solution varient en fonction de la température, les concentrations molaires varient également. Lorsqu'elle est exprimée en tant que molarité, la concentration d'une solution ayant des nombres identiques d'espèces de soluté et de solvant sera différente à des températures différentes, en raison de la contraction/expansion de la solution.

Dilution des solutions

La dilution est le processus par lequel une solution devient moins concentrée (ou plus diluée) par l'ajout de solvant. Par exemple, un verre de café glacé devient de plus en plus dilué et moins sucré lorsque la glace fond. Dans les laboratoires, les solutions sont souvent stockées sous leurs formes concentrées, appelées solutions stock. Des solutions de concentrations plus faibles sont préparées à partir du stock par dilution.

où M et V sont, respectivement, la concentration et le volume, et les indices “ 1 ” et “ 2 ” font référence à la solution avant et après la dilution, respectivement.
Maintenant, puisque le produit de la molarité et du volume est égal à des moles, le nombre de moles avant et après la dilution reste le même.

Ainsi, la dilution ne modifie pas la quantité de soluté dans la solution.

Ce texte est adapté de OpenStax Chemistry 2e, Section 3.3 : Molarité.

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.