Chimie Titres et concentrations

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CHAPITRE 7 : TITRES ET CONCENTRATIONS

INTRODUCTION

Les titres et les concentrations permettent d’exprimer une quantité de

matière dans une solution. Ce sont des grandeurs très utilisées en chimie car

l’ensemble des réactions se fait en solution.

Une solution est composée d’un soluté (solide, liquide ou gazeux) mélangé

dans un liquide que l’on nomme le solvant. Un des solvants les plus utilisé est l’eau.

I. LES CONCENTRATIONS

1. LA CONCENTRATION MASSIQUE

La concentration massique exprime la masse de soluté présent dans un

litre de solution.

BAvec Cm : concentration en soluté (g/L)

m : masse de soluté (g)

V : volume de la solution (L)

Il est fréquent de noter la concentration d’une espèce entre 2 crochets.

Exemple : La concentration en chlorure de sodium, NaCl peut se noter [NaCl].

Application : Calculer la concentration massique d’une solution composée de 500 g

de KCl et 5 L de solution.

2. LA CONCENTRATION MOLAIRE

La concentration molaire exprime le nombre de mole de soluté présent

dans un litre de solution.

Avec Cn : concentration en soluté (mol/L)

n : nombre de mole de soluté (mol)

V : volume de la solution (L)

V

mCm

V

nCn

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Application : Calculer la concentration molaire d’une solution composée de 500 g

de KCl et 5 L de solution.

II. LES TITRES

1. LE TITRE MASSIQUE

Il exprime la masse de soluté en fonction de la masse totale de la

solution. Il exprime une proportion de soluté par rapport à l'ensemble. Si on

multiplie un titre par 100 on obtient la teneur en soluté en pourcentage %.

Un titre est toujours compris entre 0 et 1 et n’a pas d’unité. Une teneur

est un pourcentage compris entre 0 et 100 %

Avec W : Titre massique de la solution (sans unité)

mSoluté : masse de soluté (unité de masse)

mSolution : masse de la solution (unité de masse)

msolution = mSoluté + mSolvant

Application : Calculer Le titre massique d’une solution composée de 500 g de

NaCl et 5 Kg d’eau.

2. LE TITRE MOLAIRE

Il exprime le nombre de moles de soluté en fonction du nombre de moles

totale de la solution. Il exprime une proportion de soluté par rapport à

l'ensemble. Si on multiplie un titre par 100 on obtient la teneur en soluté en

pourcentage %.

Un titre est toujours compris entre 0 et 1 et n’a pas d’unité. Une teneur

solution

Soluté

m

mW

100WTeneurmassique

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est un pourcentage compris entre 0 et 100 %

Avec X : Titre molaire de la solution (sans unité)

nSoluté : nombre de moles de soluté (en mol)

nSolution : nombre de moles dans la solution (en mol)

nsolution = nSoluté + nSolvant

Application : Calculer Le titre molaire d’une solution composée de 500 g de NaCl

et 5 Kg d’eau.

Pour effectuer cette application, il faut transformer les masses de NaCl et d’eau

en moles avec la masse molaire des 2 espèces.

III. AUTRES GRANDEURS UTILES

1. VOCABULAIRE.

Il existe différents types de mélanges. Ce peut être des mélanges solide-

liquide, liquide-liquide, liquide-gaz … Qui peuvent être hétérogène ou homogène.

UNE SOLUTION

C'est le mélange d'un soluté S (liquide, gazeux ou solide) dans un solvant (l'eau,

le benzène …). L'ensemble constitue un mélange homogène, nous ne distinguons

qu'une seule phase liquide.

UNE SUSPENSION

Ce terme à un caractère général. Il désigne le plus souvent le mélange de solide

dans une phase liquide. Ce mélange est par définition hétérogène (une phase

liquide, le solvant et une phase solide, le soluté). On peut toute fois obtenir une

certaine homogénéisation par agitation.

UNE ÉMULSION

Ce terme caractérise la dispersion de fines gouttelettes dans une phase liquide.

Total

Soluté

n

nX

100 XTeneurmolaire

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En nous référant à la définition stricte, ce mélange est hétérogène (deux phases

liquides : le solvant et les gouttelettes). On peut cependant obtenir une certaine

homogénéité par agitation.

2. LA MASSE VOLUMIQUE

Elle exprime la masse d'un certain volume de

solution sous certaines conditions de température et

de pression.

Elle est notée ρ et son unité est le g/L ou le

Kg/m3. En raison de la dilatation des composés, la

masse volumique baisse avec la température.

Avec ρ : Masse volumique en

Kg/m3 (ou g/L).

mSolution : Masse de solution

en Kg.

VSolution : Volume de solution

en m3.

La masse volumique se mesure avec un

densimètre. C’est un flotteur lesté avec une tige

graduée. Avant d’utiliser le densimètre, il faut

toujours vérifier que la température est de 20°C.

Les densimètres s’utilisent toujours du plus léger

vers le plus lourd.

Application : Lire la masse volumique du méthanol et

déterminer la masse de 0,4 m3 de méthanol.

3. LA DENSITÉ

Elle exprime la masse d'un liquide à 20 °C par rapport à la masse du

même volume d'eau à 4°C (à cette température ρeau = 1000 Kg/m3). Elle est

notée d420 et n’a pas d’unité.

solution

Solution

V

m

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Avec d420 : densité sans unité.

ρproduit : Masse volumique du produit à 20 °C

en Kg/m3.

ρeau : Masse volumique de l’eau à 4°C en

Kg/m3.

Application : La densité d'une solution commerciale d'acide sulfurique est de

1,85. Quelle sera la masse de 1 L de solution d'acide sulfurique commerciale ?

Si nous multiplions la densité par 1000, nous obtenons la masse volumique

4. LA SOLUBILITÉ

Elle représente la masse maximum de soluté capable d'être dissoute dans un

solvant. Elle s'exprime en % ou g/L. Généralement on calcule la solubilité de la

manière suivante :

Lorsque que la solution n'est plus capable de dissoudre le soluté, on dit de

celle ci qu'elle est saturée. Ce qui signifie que la quantité de sel dissout est

maximum, on a atteint la limite de solubilité.

Les facteurs influençant la solubilité sont :

La nature du solvant, la solubilité d'un sel dépendra de la nature du

solvant.

La température, en règle générale plus la température est forte et plus

la solubilité est grande. La solubilité d'un sel va donc évoluer avec la

température de la solution.

Le PH de la solution, …

5. CALCUL DE DILUTION

On parle de dilution lorsqu’on ajoute du solvant (de l’eau) dans le mélange.

Une dilution de produit se fait toujours dans une fiole.

1000

20

4

2020

4

Càproduit

Càeau

Càproduit

d

solution

soluté

solvant

soluté

Volume

masse

masse

masseilitéSo 100lub

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Donner rapidement le mode opératoire d’une dilution :

Lorsque l'on prépare des solutions à partir de solutions dont on connaît la

concentration (solutions mère), il est important de pouvoir déterminer la

concentration des solutions préparées (solutions filles).

Pour réaliser cette opération, on utilise toujours la formulation suivante :

Avec Cfille : concentration de la solution fille

Vfille : Volume final de solution fille

Cmère : concentration de la solution mère

Vmère : Volume prélevé de solution mère

Application : Calculer la concentration de 0,5 L de solution mère à une

concentration de 20 g/L que l’on dilue dans une fiole de 2L.

mèremèrefilleFille VCVC