12.7:

12.7: Exprimer la concentration d'une solution

Expressing Solution Concentration

JoVE Core
Chemistry

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JoVE Core Chemistry

Expressing Solution Concentration

12.6: Physical Properties Affecting Solubility

12.8: Vapor Pressure Lowering

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02:48 min

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September 24, 2020

Overview

Un soluté est un constituant d’une solution généralement présent à une concentration beaucoup plus faible que le solvant. Les concentrations en 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 de façon quantitative à l’aide d’une grande variété d’unités de mesure, chacune convenant à des applications particulières. La molarité (M) est une unité de concentration utile pour de nombreuses applications en chimie. La molarité est définie comme la quantité de soluté, en nombre de moles, divisée par le volume de la solution en litres :

Comme les volumes de solution varient en fonction de la température, les concentrations molaires varient également. Lorsqu’elle est exprimée en molarité, la concentration d’une solution ayant des nombres identiques d’espèces de soluté et de solvant sera différente à différentes températures en raison de la contraction/dilatation de la solution. Les unités de concentration molaire dont les valeurs ne dépendent pas de la température sont plus appropriées pour les calculs impliquant de nombreuses propriétés colligatives. Deux de ces unités sont la fraction molaire (présentée dans le chapitre précédent sur les gaz) et la molalité.

La fraction molaire, χ_A, d’un constituant est le rapport entre sa quantité molaire et le nombre total de moles de tous les constituants de la solution :

À partir de cette définition, la somme des fractions molaires pour tous les constituants de la solution (le solvant et tous les solutés) est égale à un.

La molalité est une unité de concentration définie comme étant le rapport entre le nombre de moles de soluté et la masse du solvant en kilogrammes :

Comme ces unités sont calculées en utilisant uniquement des masses et des quantités molaires, elles ne varient pas en fonction de la température et sont donc mieux adaptées aux applications nécessitant des concentrations indépendantes de la température.

Ce texte est adapté de Openstax, Chimie 2e, Section 11.4 : Propriétés colligatives.

Transcript

Si une petite quantité de soluté est ajoutée à une grande quantité de solvant, une solution diluée se forme. Les concentrations de solutions très diluées, comme les traces d’impuretés métalliques dans l’eau, sont souvent exprimés en parties par milliard ou ppb, ou en parties par million ou ppm. Le Ppm d’un soluté peut être calculé en divisant la masse de soluté par la masse de solution et multiplier par un million.

Si une grande quantité de soluté est ajoutée à une petite quantité de solvant, une solution concentrée est formée. Les unités couramment utilisées comprennent les unités relatives exprimées en pourcentages, tels que:pourcentage de masse, qui est la masse de soluté divisée par la masse de solution fois cent;pourcentage de volume, qui est le volume de soluté divisé par le volume de solution multiplié par cent;et masse par pourcentage en volume, qui est la masse de soluté divisée par le volume de solution fois cent. En laboratoire, ces unités sont utilisées avec avec fraction molaire, molarité et molalité.

Une fraction molaire du composant i, qui peut être un soluté ou un solvant, est le nombre de moles du composant divisé par le nombre total de moles de tous les composants de la solution. Il s’agit d’un rapport sans unité, désigné par la lettre χi. La molarité est le nombre de moles de soluté dans 1 litre de solution.

Son symbole est M majuscule et les unités sont en moles par litre. La molalité est le nombre de moles de soluté dans 1 kilogramme de solvant. Son symbole est un m en italique minuscule et les unités sont des moles par kilogramme.

En molalité, la masse du solvant est considérée, alors que, en molarité le volume de la solution entière est pris en compte. Pour préparer une solution de 1 molaire ou de 1 molal, il faut 1 mole d’un soluté, comme l’iode, qui est dissous dans un solvant, comme le tétrachlorure de carbone. Le volume final de la solution est complété à 1 litre à former une solution 1 molaire.

Pour une solution molal, 1 kilogramme de tétrachlorure de carbone est pesé. Étant donné que la densité du tétrachlorure de carbone est de 1, 59 gramme par millilitre, le volume de 1 kilogramme de solvant serait de 629 millilitres. Donc, la concentration finale de 1 solution molale dans le tétrachlorure de carbone serait égal à 1, 59 molaire.

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Concentration de la solution solution diluée solution concentrée parties par milliard ppb parties par million ppm pourcentage de masse pourcentage de volume pourcentage de masse par pourcentage de volume fraction molaire molarité molalité