Chapitre 4 : Besoins et réponses de l’organisme lors ...physikos.free.fr/file/sport seconde/sport-chapitre-4- la boisson du... · 12 mg pour 0.1L de boisson 120 mg = 0.120 g de

Tony Leparoux, professeur de physique-chimie

Chapitre 4 : Besoins et réponses de l’organisme lors d’une activité sportive

Objectifs :

Savoir que la concentration massique ou molaire d'une solution en espèce dissoute peut s'exprimer en g.L-1

ou

en mol.L-1

.

Savoir qu’une solution peut contenir des molécules ou des ions.

Calculer une masse molaire moléculaire M à partir des masses molaires atomiques M exprimées en g.mol-1.

Connaître et exploiter l’expression de la concentration massique c ou molaire C d’une espèce moléculaire ou

ionique dissoute.

Déterminer une quantité de matière n connaissant la masse m d’un solide.

Prélever une quantité de matière n d'une espèce chimique donnée.

Préparer une solution de concentration donnée par dissolution ou par dilution.

Pratiquer une démarche expérimentale pour déterminer la concentration d'une espèce (échelle de teintes par

comparaison).

1/ Les boissons énergétiques et leur composition

A/ Activité : Les différentes boissons du sport

Document 1 : Les différents types de boissons de l’effort


Document 2 : Composition d’une boisson isotonique : HYDRATE AND PERFORM d’ISOSTAR®

Une boisson sportive accélère la réhydratation et repousse l'apparition de la fatigue musculaire ...

Document 3 : Que boire pendant avant, pendant et après l’effort ? POURQUOI ?

La boisson isotonique est le liquide idéal à consommer. Tout effort physique provoque une élévation de la température du corps. Mais

cette température doit impérativement être maintenue à son niveau normal (aux alentours de 37°C) sous peine de risques de troubles

graves. Le rôle du "régulateur thermique" sera alors joué principalement par la transpiration. Malheureusement cette dernière puise

abondamment dans les réserves d'eau et de sels minéraux du corps. (notre corps est constitué à 65 % d’eau).

Sachant qu'une perte de 1% de son poids en eau réduit d'environ 10% ses capacités physiques, on comprend l'importance qu'il y a

pour un sportif de reconstituer correctement et régulièrement ses réserves en eau, en minéraux et vitamines. La boisson isotonique est

alors parfaitement adaptée.

Durant un effort, les sucres sont aussi consommés par le corps et doivent être renouvelés régulièrement, sous peine de tomber en

hypoglycémie. La boisson isotonique apporte une quantité idéale (environ 60 g.L-1).

Document 4 : Dangers des boissons hypertoniques (énergisantes) ? (

Les boissons hypertoniques dites énergisantes sont censées « vous rendre plus vigilant et vous donner de l’énergie ». La plupart

d’entre elles renferment des ingrédients comme de la caféine, du sucre, de la taurine, des vitamines et des herbes médicinales. Il est

recommandé de ne jamais consommer plus de 500 ml de boissons énergisantes par jour.

Caféine : La caféine donne une sensation de « regain d’énergie ». La concentration massique est proche de 0,320 g.L-1

dans un soda

soit l’équivalent d’une tasse de café. L’AFSSA dit que la plupart des adultes en bonne santé peuvent consommer quotidiennement un

maximum de 0,4 g de caféine. Un excès de caféine peut causer de l’irritabilité, de la nervosité et des troubles du sommeil.

Sucre (glucose, fructose, saccharose) :Le « sucre » fournit de l’énergie. La concentration massique dans une canette de soda de

0,25 L est proche de 120 g.L-1

, ce qui équivaut environ à 120 kcal. (1 g de sucre représente 4 kcal).

Taurine : L’ajout de taurine aux boissons énergisantes augmenterait « le niveau de vigilance et entrainerait l’hyperactivité ». Dans le

Red bull®, il y a une concentration de 4,0 g.L-1

de taurine, forte concentration massique donnant la sensation d’être un « taureau ».

Herbes médicinales : Bon nombre de boissons énergisantes renferment des herbes médicinales comme le ginseng et le Ginkgo

Biloba. Leur étiquette laisse entendre que ces herbes amélioreraient la performance. Cependant, aucune étude scientifique n’a

démontré cette hypothèse.

Glucuronolactone : C’est un glucide naturel, dont les besoins sont estimés à 1 à 2 mg/jour. Les boissons énergisantes ont une

concentration de 2,4 g.L-1

, soit 600 fois la dose quotidienne.

Questions en rapport avec les documents :

1/ Quel est le « carburant » indispensable à tout effort physique ? (doc 1 et 2)

Ce sont les glucides.

2/ Qu’est-ce qu’une boisson isotonique ? (doc 1)

C’est une boisson dont la composition en ions et molécules est proche de celle du sang.

3/ Quelle est la différence entre une boisson isotonique et une boisson hypertonique ? (doc 1)

Une boisson isotonique est une boisson énergétique et est parfaitement adaptée à la pratique du sport. Sa concentration en

glucides est moyenne (60g.L-1) et elle est riche en minéraux et vitamines.

INGREDIENTS :

Molécules : eau, saccharose, glucose, maltodextrines. vitamine B1, arôme citron, colorant E104, acide citrique

Sel minéraux donnant des ions dans l’eau : phosphate de calcium, citrate de sodium, carbonate

de magnésium, chlorure de potassium, chlorure de sodium, citrate de sodium.

Conseils d’utilisation :

2 heures avant l'effort : Prenez 500 mL.

3 à 5 minutes avant l'effort : Prenez 250 mL.

pendant l'effort : 150 mL toutes les 20 minutes.

après l’effort : Buvez 500 mL.


Une boisson énergétique est ultra sucrée, sans minéraux et pas adaptée au sport. Elle permet juste de fournir du sucre

rapidement et en grande quantité.

5/ Quelles sont les trois grandes catégories de nutriments indispensables à la vie humaine ? (doc 2)

Glucides, protéines et lipides.

6/ Quel nutriment contient une boisson isotonique comme L’ISOSTAR ? Peux-tu citer quelques exemples de molécules

appartenant à cette famille. Quelle est sa concentration massique, en g.L-1

, des sucres rapides dans l’ISOSTAR® ? (doc 2)

Elle ne contient que des glucides comme le saccharose, le glucose ou la maltodextrine. La concentration en sucres rapides est

de 6.2 g.L-1.

7/ Il est indiqué que 0,1 L de boisson contient 12 mg de magnésium. Quel est la masse de magnésium en grammes

contenue dans un litre de boisson ? (doc 2)

12 mg pour 0.1L de boisson120 mg = 0.120 g de magnésium pour un litre. On en déduit donc la concentration

massique c = 0.120 g.L-1.

8/ Qu’est-ce que le % AJR ? En déduire la masse de magnésium à consommer par jour (doc 2)

Ce sont les Apports Journaliers Recommandés. Pour le magnésium, on voit que 12 mg représentent 4% des AJR

300 mg pour 100% des AJR.

9/ Quel type de boisson faut-il consommer pendant l’effort ? (doc 3)

C’est la boisson isotonique.

10/ Pourquoi faut-il boire ce genre de boisson ? Qu’apporte-t-elle ? (doc 1-2-3)

Elle apporte glucides, vitamines et sels minéraux pour compenser les pertes de la transpiration.

11/ Qu’est-ce que la taurine ? Pourquoi est-elle si controversée dans le milieu du sport ? Quelle est sa concentration

massique en g.L-1

dans le Red Bull® ? (doc 4)

La taurine est une molécule est un stimulant. Elle pourrait être considérée comme dopante. Dans le Red Bull®, la

concentration est de 4.0 g.L-1

12/ Où peut-on trouver de la caféine autre part que dans les boissons hypertoniques ? (doc 4)

Dans le café.

Questions plus générales :

Une boisson isotonique est fabriquée en dissolvant une poudre dans de l’eau. L’eau est le solvant et les espèces

chimiques dissoutes dans l’eau sont des solutés. L’ensemble (solvant + soluté) forme une solution.

13/ Cite, dans la boisson Isostar®, les espèces ioniques, les espèces moléculaires et le solvant. (Doc 2)

Espèces ioniques : phosphate, calcium, citrate, carbonate, magnésium, calcium, potassium, chlorure, sodium.

Espèces moléculaires : acide citrique, colorant E104, eau, saccharose, maltodextrine, glucose, vitamine B1.

L’étiquette d’une boisson isotonique comme Isostar® indique la masse en gramme (ou mg) de soluté dissout dans

0,1 L d’eau. En chimie, on parle de concentration massique : C’est la masse en grammes de soluté dissout dans un litre

de solvant.

14/ Refais la « même étiquette » que la boisson ISOSTAR® en mettant les concentrations massiques de chaque espèce

chimique à la place des masses en g ou mg dans 0.1 L d’eau.

15/ En utilisant le document de ton choix (doc 2 ou 4), indique quelle est la valeur énergétique d’un gramme de sucre en

kcal. Quelle est l’autre unité de l’énergie ? Donne la relation entre ces deux unités.


6.7 g de sucres ont une valeur énergétique de 27 kcal 1 g de sucre a une énergie de 4 kcal.

120 g de sucre dans un litre de soda 30 g dans 0.25 L et 30 g de sucre a une énergie de 120 kcal 1 g de sucre

a une énergie de 4 kcal.

L’autre unité est le kilojoule. 1kJ = 4,18 kcal : valeur de l’énergie qu’il faut pour élever un gramme d’eau de 1°C

B/ Bilan : rappels du collège.

Dans une boisson énergétique ou isotonique, Il y a

De l'eau : C'est l'espèce chimique ultra-majoritaire appelée le solvant.

Des espèces chimiques dissoutes (ions et molécules) appelés solutés.

Exemples : les glucides lents et rapides, les vitamines, les sels minéraux, colorants, arômes.

Une solution est formée d’un solvant et de soluté(s) : la boisson énergétique est

une solution aqueuse car le solvant est l’eau.

Cette solution est un mélange homogène, c’est-à-dire que l’on ne voit qu’un seul

constituant à l’œil nu (une phase).

Ce n’est pas le cas de l’Orangina ou des sodas qui sont des mélanges hétérogènes

(plusieurs phases). (voir programme de 5ème

)

Toutes les espèces chimiques ne sont pas solubles dans les solvants. Pour fabriquer les boissons énergétiques, les

espèces chimiques doivent l’être dans l’eau.

Expérience :Pour les trier et les identifier, on branche un générateur de tension dans un tube en U contenant la boisson

énergisante. Certaines migrent, d’autres pas.

On peut les classer en trois catégories :

Les cations : Atomes ou groupes d’atomes ayant perdu un ou des électrons.

Exemple : K+, Ca2+, Mg2+, Na+… Ils migrent vers le pole – du générateur. Ils sont chargés positivement

Les anions : Atomes ou groupes d’atomes ayant gagné un ou des électrons.

Exemple : Cl-, PO43–, C6H7O7

-… Ils migrent vers le pole + du générateur. Ils sont chargés négativement.

Les molécules : constituées de plusieurs atomes.

Exemple : saccharose C12H22O11 , glucose (C6H12O6), eau H2O. Elles sont neutres électriquement.

Remarque : Que se passe-t-il lors de la dissolution du chlorure de sodium ?


2/ La concentration massique c

Définition : La concentration massique d'un soluté est la masse de soluté présente dans un litre de solution.

c = m

V

m : masse de soluté en grammes (g)

V : volume de la solution en litres (L)

c : concentration massique en g.L-1

Point Information n°1 : Au collège, vous auriez écrit g/L. Les scientifiques utilisent la notation g.L-1car elle est beaucoup

plus pratique quand les calculs deviennent compliqués.

Dans g.L-1 :

Le « . » a la signification de multiplié par( « x »). On n’utilise pas le signe « x » parce qu’on le confond trop souvent

avec l’abscisse d’un point x.

On remplace la division « /L » par une multiplication par L-1.

Et bien oui :

= 0,1 = 10-1

= 0,2 = 5-1

=

= 10-2

L = L-1

cm

= cm-3

Donc diviser un nombre ou une unité revient à multiplier par la puissance opposée de ce nombre


Point information n°2 : La précision et l’incertitude sur des mesures. (voir fiche « chiffres significatifs et incertitudes »)

Exemple 1 : On dissout 25,0 mg de glucose pesé avec une balance dans 100 mL d’eau mesurée avec une éprouvette

graduée (précision à 1 mL).

Quelle est la concentration massique du glucose ?

Quand on écrit 25, 0 mg, le « 0 »qui est situé à la fin du nombre, a une signification très importante. L’écriture 25 mg

n’a pas la même signification physique.

Ecrire 25,0 mg sous-entend que la précision sur la masse est à 0,1 mg. Donc on peut écrire m = (25,0 ± 0,1) mg.

La masse mesurée est donc comprise entre 24,9 mg < 25,0 mg < 25,1 mg.

Dans 25,0 mg, il y a 3 chiffres significatifs et la balance est précise à 0,1 mg près.Prix de la balance : 1000 euros

Ecrire 25 mg sous-entend que la précision sur la masse est à 1 mg. Donc on peut écrire m = (25 ± 1) mg. La masse

mesurée est donc comprise entre 24 mg < 25 mg<25 mg.

Dans 25,0 mg, il y a 2 chiffres significatifs et la balance est précise à 1 mg près. Prix de la balance : 500 euros

Ecrire 100 mL sous-entend que le volume est connu à 1mL près. Donc V = (100 ± 1) mL et 99 mL < 100 mL < 101 mL

Il y a 3 chiffres significatifs.

Donc cglucose = ,

.= 0,250 g.L-1

Exemple 2 : On dissout 50,0 mg de glucose pesé avec une balance dans 1,5 L d’eau mesurée avec une éprouvette

graduée (précision à 0,1 L).

m = (50,0 ± 0,1) mg

V = (1,5 ± 0,1) L

Donc cglucose = ,

.= 0,033 g.L-1 et pas 0,0333333333333 g.L-1

3/ Préparer une boisson énergétique par dissolution

Les boissons énergétiques sont principalement constituées d’eau et de saccharose (nom scientifique du sucre).

Le saccharose est le soluté dissous et l’eau est le solvant.

Préparation d’une boisson énergétique isotonique : V = 100,0 mL de solution

aqueuse de saccharose de concentration csaccharose = 60 g.L-1 Il faut le matériel suivant : le sucre en poudre, une pissette d'eau distillée, une fiole jaugée, une coupelle, un entonnoir, une balance, une spatule, un bouchon.

Quelle masse de saccharose devons-nous peser ? Nous connaissons la concentration massique csaccharose = 60 g.L-1 et le volume à préparer V = 100 mL Il faut essayer d’utiliser au maximum le calcul littéral, c’est-à-dire l’expression avec des lettres de la formule de concentration, afin de trouver la masse de saccharose à peser. Avant d’effectuer l’application numérique.

On sait que c = m

V donc m = c x VApplication numérique : m = 0,1000 x 60 = 6,0 g


La précision sur la concentration massique c est :

Fiole jaugée : (100,0 ± 0,1) mL il y a 4 chiffres significatifs.

Balance : (6,0 ± 0,1) g Il n’y a que 2 chiffres significatifs.

La concentration sera donc donnée avec 2 chiffres significatifs :

c = ,

,= 60 g.L-1

On peut donc écrire : c = (60 ± 1) g.L-1

N.B : Nous n’avons pas tenu compte de « l’erreur humaine » sur la précision de la masse et du volume.


4/ Préparer une boisson énergétique moins concentrée (hypotonique) par dilution.

On veut maintenant préparer une boisson énergétique moins concentrée à partir de la boisson énergisante préparée ci-

dessus par dissolution. On utilise la dilution.

Préparation de la boisson diluée 10 fois : V = 100,0 mL ; csaccharose = 6,0 g.L-1

On appelle solution mère M la solution que l’on veut diluer.

On appelle solution fille F la solution moins concentrée obtenue à partir de la solution mère.

Quel volume de solution mère VM allons-nous prélever ?

Nous connaissons : cM = 60 g.L-1 ; cF = 6,0 g.L-1 ; VF = 100 mL et on cherche VM ?

Un volume VM de concentration CM contient une masse mM de saccharose. La solution fille contiendra donc autant de

saccharose que le volume de solution mère prélevé : La masse m de soluté est la même avant et après la dilution :

mm = mf

CM x VM = CF x VF

Vm = CF x VF

CM

Application numérique :

VM = ,x

= 10 mL

On exprime aussi souvent le facteur de dilution f :

f = CM

CF

donc Vm = f x VF

Il faut le matériel suivant : Un bécher avec la solution mère, une pipette jaugée, une propipette (« poire »), une

pissette d'eau distillée, une fiole jaugée, un bouchon.


Les deux techniques, la dissolution et la dilution, sont fondamentales : vous vous en servirez souvent au lycée, et

encore par la suite si vous entreprenez des études scientifiques.

4/ La quantité de matière n

A/ Activité : Qu’est-ce que la quantité de matière ?

L’objectif :

Etablir un lien entre le monde microscopique et le monde macroscopique pour quantifier la matière.

Notion de quantité de matière n, constante d’Avogadro Na, masse molaire M.

Prérequis :

La matière est constituée d’atomes, d’ions ou de molécules : ce sont des entités chimiques.

Les atomes sont eux-mêmes constitués d’un noyau (chargé positivement) et

d’électrons (chargés négativement). C’est dans le noyau que se concentre

quasiment toute la masse.

La masse d’un morceau de matière est due à l’addition des masses de tous

les atomes constituant ce morceau de matière.


Document 1 : Quelques informations sur la taille, la masse et l’empilement de quelques entités chimiques.

Les atomes de différentes natures ont des tailles différentes des masses différentes et s’empilent différemment.

Entité chimique

Atome de Fer (Fe)

Atome de cuivre (Cu)

Molécule d’Eau (H2O) Atome de carbone

Rayon de l’atome

(en picomètre, 1 pm = 10-12 m)

140 pm

135 pm

110 pm

70 pm

Masse de l’atome (en g)

92,65 x 10-24

105,44 x 10-24

29,89 x 10-24

19,93 x 10-24

Empilement des atomes

Document 2 : Article de (Wikipédia + prof) sur la quantité de matière en chimie.

Quand on fait de la chimie, on ne s’amuse pas à compter UNE PAR UNE les entités chimiques (ions, atomes, molécules…)

mais on fait des gros « paquets d’entités ».

Faisons une comparaison très simple : Quand vous achetez du riz dans le commerce, le vendeur ne vous vend les grains de

riz un par un mais il vous vend un paquet. Ce paquet a une masse m (souvent de 1 kilogramme) et dans chaque paquet se trouve

exactement le même nombre de grains de riz puisque ils sont tous identiques et de même masse.

En chimie, c’est quasiment pareil : Par exemple, une pièce en or de 6 g contient environ 45736 milliards de milliards

d’atomes d’or (45 736 000 000 000 000 000 000 atomes !). On ne va les compter un par un ! Pour éviter l’utilisation d’aussi grands

nombres, on a créé une unité de mesure : la quantité de matière.

La quantité de matière est une grandeur de comptage d’entités chimiques (atomes, ions, molécules..), au même titre

que la centaine, la dizaine, la douzaine. Son unité est la mole (symbole mol). La mole correspond à un très gros « paquet »

d’entités chimiques.

Une mole d’atomes contient un TRES TRES TRES grand nombre d’atomes : ce nombre est une constante universelle appelée

constante d’Avogadro notée Na. Une mole d’entités chimiques contient donc Na entités chimiques.

Par exemple, dans la pièce en or de 6 g, il y a environ 0,0759 mol d’atomes d’or.

La masse d’une mole de matière est appelée masse molaire M et est différente pour toutes les entités chimiques.

Par exemple, une mole d’atomes d’or a une masse différente d’une mole d’atomes d’aluminium. Pour calculer la masse molaire

M d’une molécule constituée d’atomes différents, on additionne les masse molaires de chaque atome.

Document 3 : Coupelles contenant une certaine quantité d’entités chimiques


Questions :

1/ Quelle est l’unité de la masse ? Quelle est l’unité de la quantité de matière ? (Doc 1 et Doc 2)

La masse est exprimée en kilogramme (ou grammes) et la quantité de matière est exprimée en mole (symbole mol).

2/ Donne une définition de la quantité de matière ? A quoi sert-elle ? (Doc 2)

La quantité de matière est une grandeur de comptage des entités chimiques. Elle correspond à un paquet de 6,022 x 1023

entités

chimiques. Elle permet d’éviter de compter les entités une par une.

3/ Est-ce que les atomes et les molécules ont la même taille ? (Doc 1)

Non.

4/ Est-ce que les atomes et les molécules s’empilent de la même façon ? (Doc 1)

Non

5/ Selon toi, pour la série 1, les 4 coupelles contiennent-elles la même quantité de matière ? Sinon, quel est le point

commun entre ces 4 coupelles ? (Doc 3 )

Non, elles contiennent la même masse de matière.

6/ Selon toi, pour la série 2, dans quelle coupelle la quantité de matière est-elle la plus grande ? (Doc 3 )

Elles contiennent toutes la même quantité de matière, c’est-à-dire le même nombre d’atomes ou de molécules.

7/ Calcule le nombre d’atomes ou de molécules N dans chacune des coupelles de la série 2. Tu mettras tes résultats

dans le tableau et tu arrondiras, en notation scientifique, à 2 chiffres après la virgule. (Doc 1 et Doc 3)

Nombre d’atomes de fer Nombre d’atomes de cuivre

Nombre de molécule d’eau Nombre d’atomes de carbone

N = 6.02 x 1023 N = 6.02 x 1023 N = 6.02 x 1023 N = 6.02 x 1023

8/ Que remarquez-vous pour ce nombre d’atomes ou molécules ? Comment est appelé ce nombre ? (Doc 2 et Doc 3)

Elles contiennent toutes le même nombre d’entités chimiques. C’est la constante d’Avogadro Na = 6.02 x 1023 mol-1.

9/ Reviens à la question 5 : Quel est le point commun à toutes ces coupelles ?

Elles contiennent la même masse de matière, mais pas la même quantité de matière.

10/ Déduis en la masse molaire M de chacune de ces entités. (C’est la masse d’une mole).

Masse molaire du fer Masse molaire du cuivre Masse molaire de l’eau Masse molaire du carbone M(Fe) = 55,8 g.mol-1

M(Cu) = 63,5 g.mol-1

M(H2O) = 18 g.mol-1

M(C) = 12 g.mol-1

11/ Calcule la quantité de matière n contenue dans les coupelles de la série 1.

Quantité de matière de fer Quantité de matière de cuivre Quantité de matière d’eau Quantité de matière de carbone

n(Fe) =

, = 0,36 mol

n(Cu) =

, = 0.31 mol

n(H2O) =

= 1,1 mol

n(C) =

= 1,7 mol

Applications à d’autres entités chimiques : Données : M(O) = 16 g.mol-1

; M(H) = 1 g.mol-1

; M(C) = 12 g.mol-1

; M(Fe) = 55,5 g.mol-1

.

12/ Quelle est la masse molaire M(C2H6O) de la molécule d’éthanol C2H6O ?

M (C2H6O) = 2 x M(C) + 6 x M (H) + M (O) = 2 x 12 + 6 x 1 + 16 = 46 g.mol-1

11/ Quelle est la masse molaire M (HCO3-) de l’ion hydrogénocarbonate HCO3

- ?

M (HCO3-) = M (H) + M(C) + 3 x M (O) = 1 + 12 + 3 x 16 = 61 g.mol

-1

12/ Quelle est la masse molaire M (Fe2O3) de l’oxyde de fer Fe2O3 ?


M (Fe2O3) = 2 x M (Fe) + 3 x M (O) = 2 x 55,8 + 3 x 16 = 159,6 g.mol-1

.

B/ BILAN

La quantité de matière n est une grandeur de comptage des entités chimiques. Son unité est la mole, symbole mol.

Une mole d’entités chimiques est un paquet contenant environ 6,022 x 1023 entités chimiques. Ce nombre s’appelle la

constante d’Avogadro Na .

La quantité de matière n est reliée au nombre d’entités chimiques N et à la constante d’Avogadro Na par la relation :

n = N

Na

Il en découle les deux autres relations :

N = Na x n et Na = N

n

n : en mol

N : sans unité

Na : en mol-1 (entités chimiques.mol-1) : le terme

« entités chimiques » n’est jamais noté mais « sous-entendu ».

La masse molaire M est la masse d’une mole d’entités chimiques. Elle est exprimée en g.mol-1.

La relation entre la quantité de matière n, la masse m et la masse molaire M est :

n = m

M


M =m

n et m = n x M

n : en mol m : en g M : en g.mol-1


5/ La concentration molaire C

A / Définition

La concentration molaire C, ou molarité est la quantité de matière n contenue dans un litre de solution.

C = n

V


V = n

C et n = C x V

C : en mol.L-1 n : en mol V : en L

Remarque: La concentration molaire d’un ion X+ ou X- est notée [X+] ou [X-]. La masse molaire M d’un ion est la même que celle de l’atome correspondant.

La concentration molaire C est reliée à la concentration massique c par la relation :

c = C x M ou C = c

M

C : en mol.L-1 c : en g.L-1 M : g.mol-1

Remarque : Il y a conservation de la quantité de matière lorsqu’un liquide est transvasé d’un flacon à un autre.

B/ Applications

Exercice 1 :

On veut préparer V = 100 mL de solution aqueuse de saccharose de concentration molaire C = 0,25 mol.L-1.

Données : Formule du saccharose : C12H22O11 ; Masses molaires : M(O) = 16 g.mol-1

; M(H) = 1 g.mol-1

; M(C) = 12 g.mol-1

1/ Calcule la masse molaire du saccharose C12H22O11.

M (C12H22O11)= 12 x M(C) + 22 x M (H) + 11 x M(O) = 12 x 12 + 22 x 1 + 11 x 16 = 342 g.mol-1


2/ Quelle quantité de matière n de saccharose faut-il prélever ?

n = C x V = 0,25 x 0,100 = 0,025 mol (2 chiffres significatifs)

3/ Quelle masse m de saccharose faut-il peser ?

m = n x M = 0,025 x 342 = 8,55 g (On peut aussi voir que m = C x V x M)

On souhaite préparer une solution fille F diluée 10 fois à partir de la solution précédente (solution mère M)

4/ Quelle est la concentration molaire CF de la solution fille ?

f = facteur de dilution = 10 CF = CM

= 0,025 mol.L-1

Exercice 2 :

On veut préparer V = 200,0 mL de solution aqueuse ionique de chlorure de sodium (Na+ + Cl-) de concentration molaire

[Na+] = [Cl-]= 0,552 mol.L-1

Données : M(Na) = 23 g.mol-1 ; M(Cl) = 35,5 g.mol-1

1/Quelle est la masse molaire M du chlorure de sodium NaCl.

M (NaCl) = M (Na) + M (Cl) = 23 + 35.5 = 58,5 g.mol-1

2/ Quelle est la concentration massique c de la solution de chlorure de sodium ?

c = C x M = 0,552 x 58,5 = 32,3 g.L-1 (3 chiffres significatifs)

3/ Déduis en la masse m de chlorure de sodium nécessaire à la préparation.

m = c x V = 32,3 x 200,0 = 6,46 g

4/ Calcule la quantité de matière n correspondante.

n = m

M =

,

, = 0,110 mol

Formules à connaitre

C = n

V Concentration molaire

c = C x M Relation entre concentration massique et molaire

n = N

Na Quantité de matière

n = m

M Quantité de matière

cM x VM = cF x VF

Relation entre concentrations et volumes de solutions mère et fille (DILUTION)

f = CM

CF facteur de dilution

c = m

V concentration massique

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Chapitre 4 : Besoins et réponses de l’organisme lors ...physikos.free.fr/file/sport seconde/sport-chapitre-4- la boisson du... · 12 mg pour 0.1L de boisson 120 mg = 0.120 g de