La préparation de solutions est une étape fondamentale en chimie, essentielle pour réaliser des dosages précis et d'autres expériences. Elle repose principalement sur deux méthodes : la dissolution d'un soluté solide ou gazeux, et la dilution d'une solution déjà existante.
Quantité de matière (n)
Mesure du nombre d'entités chimiques (atomes, ions, molécules) contenues dans un échantillon, exprimée en moles (mol).
Concentration molaire (C)
Quantité de matière de soluté dissoute par litre de solution, exprimée en moles par litre (mol·L⁻¹).
Masse molaire (M)
Masse d'une mole d'une substance, exprimée en grammes par mole (g·mol⁻¹).
Dissolution
Processus par lequel un soluté est dispersé de manière homogène dans un solvant pour former une solution.
Dilution
Opération consistant à ajouter du solvant à une solution pour en diminuer la concentration, sans changer la quantité de matière de soluté.
Les grandeurs clés des solutions
Pour caractériser une solution, il est essentiel de maîtriser les notions de quantité de matière et de concentration molaire. La quantité de matière, notée n, représente le nombre de moles de soluté. Elle est liée à la masse m du soluté et à sa masse molaire M par la relation suivante :
Quantité de matière
La concentration molaire, notée C, indique la quantité de matière de soluté présente dans un volume V donné de solution. Elle se calcule par :
Concentration molaire
Préparation d'une solution par dissolution
La dissolution est la méthode utilisée pour préparer une solution à partir d'un soluté solide. Il s'agit de dissoudre une masse précise de ce soluté dans un volume donné de solvant (généralement de l'eau) pour obtenir la concentration souhaitée. Le processus implique de peser le soluté, de l'introduire dans une fiole jaugée, d'ajouter une partie du solvant pour dissoudre, puis de compléter au trait de jauge avec le solvant pour ajuster le volume final.
Préparation d'une solution par dissolution d'un solide
Préparation d'une solution par dilution
La dilution permet d'obtenir une solution moins concentrée (solution fille) à partir d'une solution plus concentrée (solution mère). Cette opération s'effectue en prélevant un volume précis de la solution mère et en y ajoutant du solvant jusqu'à atteindre le volume final désiré pour la solution fille. Lors d'une dilution, la quantité de matière de soluté prélevée de la solution mère reste inchangée dans la solution fille.
Cette conservation de la quantité de matière se traduit par la relation fondamentale de dilution :
Relation de dilution
Où C₀ et V₀ sont la concentration et le volume de la solution mère, et C₁ et V₁ sont la concentration et le volume de la solution fille. Le volume V₀ est prélevé à l'aide d'une pipette jaugée et introduit dans une fiole jaugée pour la solution fille.
Préparation d'une solution par dilution
A retenir :
- La quantité de matière (n) en moles est $n = \frac{m}{M}$.
- La concentration molaire (C) en mol·L⁻¹ est $C = \frac{n}{V}$.
- La dissolution consiste à dissoudre un solide dans un solvant pour obtenir une solution de concentration désirée.
- La dilution permet de préparer une solution moins concentrée à partir d'une solution mère, en conservant la quantité de matière de soluté : $C_0 V_0 = C_1 V_1$.
- Ces méthodes sont cruciales pour la préparation de solutions en laboratoire et les dosages.
