Liquides et solutions Liquides Etats physiques de la matière Solutions Composition quantitative...

Liquides et solutions

LiquidesEtats physiques de la matièreSolutions

Composition quantitative d’une solution

Cas des solutions diluées

Thierry PETITCLERCBiophysique du milieu intérieur

PCEM1 – Université Paris 6

Etats physiques de la matière

Tendance au rassemblement forces de liaison intermoléculaire énergie de liaison EL

Tendance à la dispersion agitation thermique énergie cinétique moyenne EC

EL >> EC EL ~ EC EL << EC

Solide : - cohérent Liquide : - cohérent Gaz : - non cohérent

- indéformable - fluide - fluide

SolutionsDéfinition : mélange liquide homogène jusqu’au stade moléculaire

Suspension Solution

sang argent (dit colloïdal)

macromolécule( ex : ADN)

sucre

Etat « colloïdal »

Composition quantitative d’une solution

a) définitionssolvant : composé le plus abondant (eau en biologie)

solutés : les autres unités cinétiques (molécules ou ions)

Une solution : - en théorie : contient nH2O moles de solvant et nosm = ni moles (unités cinétiques) de i solutés différents (i = 1, 2, …n)

- en pratique : contient une masse mi de i solutés différents (i = 1, 2, …n) dans un volume V de solution.

b) fraction molaire

- eau :

- solutés :

- propriété : fH2O + fS = 1 avec fS = fi

- intérêt : Concept le plus exact (ne fait pas la distinction entre solvant et solutés)

osmH2O

H2O

total

H2OH2O nn

n

n

nf

osmH2O

i

total

ii nn

n

n

nf

c) concentration massique (ou pondérale)(kg/m3 ou g/L)

Intérêt : Concept le plus pratique :

1) Pour analyser une solution : mi grammes de soluté dans un échantillon de volume V litres.

2) Pour préparer une solution (médicament, solution étalon etc.) :

V

mc i

massique

60 g d’eau Poudrecontenant 1,5 gd’antibiotique

60 mL 60 mL

1,5g/0,06kg = 25 g d’antibiotique/ kg d’eau = ? g/L de solution

60 mL

Poudrecontenant 1,5 gd’antibiotique

Eauqsp 60 mL

1,5g/0,06L = 25 g d’antibiotique/L de solution= 125 mg d’antibiotique par cuiller de 5 mL

d) concentration molale

- définition : (mol/kg ou mmol/L d’eau)

- intérêt : est un reflet de la fraction molaire fi

(M0 = masse molaire de l’eau = 0,018 kg/mol)

N.B. : la concentration molale n’est pas rigoureusement proportionnelle à la fraction molaire car fH2O dépend de fi

solvant

imolale m

nc

H2O

i

00H2O

imolale f

f

M

1

Mn

nc

e) concentration molaire

- définition (mol/m3 ou mmol/L)

- intérêt : est plus pratique que la concentration molale car directement liée à la concentration massique.

(Mi : masse molaire du soluté i)

V

nc i

molaire

i

massiquemolaire M

cc

f) concentration osmolale

- définition : (osm/kg ou osm/L d’eau)

- intérêt : est un reflet de la fraction molaire de l’eau

soit :

- propriété : Dans deux solutions d’osmolalité identique, la fraction molaire de l’eau est égale.

solvant

osmosmolale m

nc

H2O

H2O

00H2O

osmosmolale f

f-1

M

1

Mn

nc

osmolale0H2O cM1

1f

g) concentration osmolaire

- définition : (osm/m3 ou mosm/L)

- intérêt : est plus pratique que la concentration osmolale car directement liée aux concentrations molaires et donc aux concentrations massiques.

cosmolaire = cmolaire

V

nc osm

osmolaire

h) concentration équivalente

intérêt : permet d’écrire l’électroneutralité de toute solution.

j anions

jji cations

iieq czczc

Cas des solutions diluées

1) définition : fH2O = 1 à mieux que 1% (fH2O > 0,99)

avec M0 = 0,018 kg/mol

donc : fH2O > 0,99 si cosmolale < 0,56 osm/kg

Toutes les solutions biologiques peuvent être considérées comme diluées.

osmolale0H2O cM1

1f

2) propriétés :a) Dans une solution diluée (fH2O ~ 1), concentration molale et fraction molaire du soluté sont proportionnelles :

en effet :

La différence des fractions molaires d’un soluté entre deux solutions diluées est proportionnelle à la différence de ses concentrations molales.

b) La différence des fractions molaires de l’eau entre deux solutions diluées est proportionnelle à leur différence d’osmolalité.

en effet :

donc :

)f-1(M

1

f

f-1

M

1c H2O

0H2O

H2O

0osmolale

i0H2O

i

0molale f

M

1

f

f

M

1c

H2O0

osmolale fM

1c