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La détermination et la compréhension de la composition d’une solution sont fondamentales dans un large éventail de techniques de chimie. Une solution est un mélange homogène, composé d’une substance dissoute dans un liquide. La substance dissoute est appelée soluté, et le fluide en vrac est appelé solvant. Les solutions peuvent être décrites de plusieurs façons ??? Tout d’abord, par le type de solvant utilisé pour dissoudre le soluté. Les solutions aqueuses utilisent de l’eau comme solvant. Les solvants organiques, tels que le chloroforme, l’acétonitrile ou l’acétone, sont utilisés pour fabriquer des solutions organiques, en fonction des propriétés du soluté.
Les solutions sont également décrites par la quantité de soluté dissoute dans un certain volume de solvant, ou la concentration. Pour plus d’informations, voir la vidéo de cette collection sur « Solutions et concentrations ».
L’une des façons de calculer la concentration de la solution est basée sur la masse de chaque composant de la solution, appelée pourcentage de masse. Cette vidéo présentera le pourcentage massique des solutions et montrera comment déterminer la valeur en laboratoire.
La quantité de soluté dans le solvant peut être exprimée de plusieurs façons. Tout d’abord, le pourcentage de masse est calculé comme la masse du soluté divisée par la masse totale de la solution. Le pourcentage de masse s’écrit en pourcentage poids/poids, car il est parfois appelé pourcentage de poids. Cependant, le terme pourcentage de masse est généralement considéré comme correct.
La quantité de soluté dans une solution peut également être exprimée en termes de pourcentage de masse par volume, couramment utilisé en biologie, et est calculée comme la masse totale du soluté divisée par le volume de la solution. Cette unité n’est pas un vrai pourcentage, car il ne s’agit pas d’une quantité sans dimension. De même, le pourcentage de volume est également utilisé, où le volume du soluté est divisé par le volume total de la solution.
Le pourcentage de masse diffère du pourcentage de volume, car seule la masse est une quantité additive. La masse de la solution est la somme des composants. Le volume, en revanche, n’est pas toujours additif, car les molécules du soluté s’insèrent dans les espaces ouverts entre les molécules de solvant, ce qui entraîne moins de volume que prévu.
Plusieurs méthodes simples peuvent être utilisées pour déterminer le pourcentage massique d’une solution en laboratoire. Tout d’abord, la méthode directe nécessite d’enregistrer la masse totale de solution, puis de l’évaporer du solvant. Le solide restant est le soluté, qui est ensuite pesé et utilisé pour calculer le pourcentage de masse.
La masse volumique peut également être utilisée pour déterminer le pourcentage massique d’une concentration inconnue. Tout d’abord, une série de solutions standard est préparée, avec une gamme de quantités de soluté. Choisissez des étalons dont la concentration varie de l’absence de soluté à la solubilité maximale du soluté. La masse volumique est ensuite calculée pour chaque étalon, et comparée à celle de l’échantillon. Maintenant que les bases du calcul du pourcentage de masse ont été exposées, jetons un coup d’œil au calcul du pourcentage de masse à l’aide de la méthode directe et de la méthode de la masse volumique en laboratoire.
Tout d’abord, pesez un bécher ou un plat de cristallisation propre et séché au four, et notez la masse.
Placez un petit volume de solution dans le plat et pesez avec précision la solution et le bol. Soustrayez le poids de la boîte et notez la masse de la solution.
Ensuite, placez le plat sur une plaque chauffante ou dans un four pour chasser l’eau. Une évaporation lente est idéale, car l’ébullition peut entraîner des éclaboussures de la solution et une perte de soluté. Une fois le solvant évaporé, refroidissez le solide restant, qui est le soluté. Déterminez avec précision la masse. Calculez le pourcentage de masse en divisant la masse du soluté après évaporation par la masse de la solution initiale.
Tout d’abord, préparez cinq normes, avec des compositions en pourcentage allant du minimum au maximum de la composition en pourcentage inconnue attendue. Ne dépassez pas la solubilité du système. Calculer la quantité de soluté et de solvant nécessaire pour préparer les compositions en pourcentage.
Pesez le soluté, puis dissolvez-le dans le poids spécifique du solvant.
Ensuite, mesurez la masse d’un volume précis de chaque solution étalon. Calculez ensuite la masse volumique pour chaque solution. Faites de même pour la solution inconnue. Voir la vidéo de cette collection sur la densité pour plus d’informations.
Tracez les valeurs de densité des solutions standard en fonction des pourcentages de masse. Dans cet exemple, un ensemble d’étalons de chlorure de sodium a été préparé avec des compositions en pourcentage massique allant de 5 ? 25 % de soluté en solution. Après avoir tracé les données, appliquez une ligne de tendance linéaire et déterminez l’équation, où y est la densité et x est la composition en pourcentage de masse. Utilisez la masse volumique de la solution inconnue, dans ce cas 1,053 g/mL, pour déterminer son pourcentage massique. En résolvant pour x, il s’est avéré être de 7,4 %.
Maintenant que vous avez vu les bases de la détermination du pourcentage massique de solutions aqueuses, jetons un coup d’œil à quelques cas où la concentration d’une solution doit être connue.
Les solutions tampons sont couramment utilisées dans de nombreuses expériences de laboratoire, en particulier dans les applications biologiques. Les solutions tampons contiennent une concentration spécifique d’acides ou de bases faibles dissous, et leurs conjugués, ce qui leur permet de maintenir et de résister aux changements de pH. Souvent, les tampons sont préparés à l’aide d’un mélange de nombreux sels, y compris ceux dont les groupes phosphate maintiennent un pH constant dans la plage de 7,2 ? 7.6.
Le pourcentage de masse est également utilisé pour séparer des mélanges complexes, comme dans cet exemple de gradient de densité. Pour cela, des solutions avec une plage de pourcentage de masse sont préparées, puis superposées séquentiellement de pourcentage de masse élevé à pourcentage de masse faible. Cela crée un gradient de densité dans le tube. L’échantillon est ensuite chargé sur le dessus du gradient et centrifugé. Les composants du mélange sont ensuite séparés en fonction de la distance qu’ils parcourent dans le tube.
Comprendre le pourcentage de masse est non seulement essentiel pour les applications de la chimie, mais aussi pour les études environnementales. Il est important de comprendre la teneur en humidité du sol afin de déterminer les conditions environnementales qui peuvent influencer les écosystèmes. La teneur en humidité du sol est un pourcentage massique qui décrit la quantité d’eau contenue dans le sol. La teneur en humidité est facilement trouvée en pesant le sol humide, en desséchant le sol dans un four et en pesant à nouveau.
Vous venez de regarder l’introduction de JoVE pour déterminer le pourcentage de masse d’une solution aqueuse. Vous devriez maintenant comprendre l’importance du pourcentage de masse, son utilisation en laboratoire et comment le déterminer pour une solution aqueuse.
Merci d’avoir regardé !
