Pour comprendre et travailler avec les mélanges, notamment en chimie, il est essentiel de connaître la quantité de substance dissoute. C'est ce que l'on appelle la concentration d'une solution. Elle nous indique la proportion de soluté dans le solvant.
Solution
Un mélange homogène obtenu en dissolvant une substance (le soluté) dans une autre (le solvant).
Soluté
La substance qui est dissoute dans le solvant. Elle est présente en plus petite quantité.
Solvant
La substance qui dissout le soluté. Elle est présente en plus grande quantité. L'eau est un solvant très courant.
Concentration en masse (Cm)
La masse de soluté présente par litre de solution. Elle s'exprime en grammes par litre (g/L).
Concentration en quantité de matière (C)
La quantité de matière (en moles) de soluté présente par litre de solution. Elle s'exprime en moles par litre (mol/L).
Comprendre une solution
Une solution est un mélange où une substance (le soluté) est dispersée de manière uniforme dans une autre substance (le solvant). Imaginez du sucre (soluté) dissous dans de l'eau (solvant) : le mélange obtenu est une solution d'eau sucrée. Si le solvant est l'eau, on parle de solution aqueuse.
La Concentration en Masse (Cm)
La concentration en masse, notée Cm, indique la masse de soluté que l'on trouve dans un litre de solution. C'est très utile pour des préparations où la masse est importante.
Formule de la concentration en masse
Où :
m_solutéest la masse du soluté en grammes (g).V_solutionest le volume total de la solution en litres (L).C_mest la concentration en masse, exprimée en grammes par litre (g/L).
Attention à ne pas confondre la concentration en masse avec la masse volumique. La masse volumique concerne la masse de l'ensemble de la solution par son volume total, tandis que la concentration en masse ne concerne que la masse du soluté.
La Concentration en Quantité de Matière (C) ou Molaire
La concentration en quantité de matière, ou concentration molaire, notée C, indique le nombre de moles de soluté que l'on trouve dans un litre de solution. C'est une mesure fondamentale en chimie car elle est directement liée au nombre de particules.
Formule de la concentration molaire
Où :
n_solutéest la quantité de matière du soluté en moles (mol).V_solutionest le volume total de la solution en litres (L).Cest la concentration molaire, exprimée en moles par litre (mol/L).
Convertir entre les Concentrations
Il est souvent nécessaire de passer d'une concentration en masse à une concentration molaire, ou inversement. Pour cela, on utilise la masse molaire (M) du soluté, qui est la masse d'une mole de cette substance (exprimée en g/mol).
Relation entre concentration en masse et molaire
Cette formule permet de convertir facilement l'une en l'autre :
- Si vous avez
CetM, vous pouvez trouverC_m. - Si vous avez
C_metM, vous pouvez trouverCen réarrangeant la formule :C = C_m / M.
Schéma récapitulatif des relations entre les grandeurs
A retenir :
En résumé
- Une solution est un mélange homogène de soluté (substance dissoute) et de solvant (substance qui dissout).
- La concentration en masse (Cm) mesure la masse de soluté par litre de solution : \(C_m = \frac{m_{soluté}}{V_{solution}}\) (en g/L).
- La concentration en quantité de matière (C) ou molaire mesure le nombre de moles de soluté par litre de solution : \(C = \frac{n_{soluté}}{V_{solution}}\) (en mol/L).
- La masse molaire (M) relie la masse (m) et la quantité de matière (n) : \(m = n \times M\).
- On peut convertir les concentrations en utilisant la masse molaire : \(C_m = C \times M\).