Fiche de révision : Composition chimique des solutions

📋 Plan du Cours

1. Concentrations des espèces dissoutes
2. Préparation des solutions
3. Quantité de matière et mole
4. Masses et volumes molaires
5. Calculer une quantité de matière
6. Application au sulfate de cuivre

📖 1. Concentrations des espèces dissoutes

🔑 Notions clés & Définitions

• Concentration molaire : aussi appelée concentration molaire, est le quotient de la quantité de matière n de soluté par le volume Vsol de solution, soit $C(E)=\frac{n}{V_{sol}}$, et s’exprime en mol·L⁻¹.

📝 Points essentiels

📐 Formule — La concentration molaire et la concentration en masse sont reliées par $C(E)=\frac{t(E)}{M}$, ou de manière équivalente par $t(E)=C(E)\times M$.

💡 Astuce mémo

Masse par litre : t ; moles par litre : C

📖 2. Préparation des solutions

★ À maîtriser

📌 Lors d’une dilution, la quantité de matière de soluté prélevée dans la solution mère reste égale à celle de la solution fille, donc $n_{mère}=n_{fille}$ et $C_mV_m=C_fV_f$.

• Pour préparer par dissolution une solution de volume Vsolution et de concentration C, il faut prélever puis dissoudre une masse m de soluté vérifiant $m=C\times V_{solution}\times M$.

Compléments

📐 Formule — Le facteur de dilution est défini par $F=\frac{C_m}{C_f}=\frac{V_f}{V_m}$.

💡 Astuce mémo

Dissolution ajoute du soluté ; dilution conserve la quantité de matière

📖 3. Quantité de matière et mole

🔑 Notions clés & Définitions

• Mole : est la quantité de matière d’un système contenant autant d’entités qu’il y a d’atomes dans 12 g de carbone 12 et constitue une unité de base du Système international adoptée en 1971.

📝 Points essentiels

📐 Formule — Le nombre N d’entités et la quantité de matière n sont reliés par $n=\frac{N}{N_A}$, ou de manière équivalente par $N=n\times N_A$.

• Une mole contient $N_A=6{,}02\times10^{23}$ entités chimiques, et cette constante est appelée nombre ou constante d’Avogadro, d’unité mol⁻¹. — Amedeo Avogadro, 1776 - 1856

💡 Astuce mémo

Une mole comme un immense paquet de 6,02 × 10^23 entités

📖 4. Masses et volumes molaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Masse molaire atomique : est la masse d’une mole d’atomes de cet élément et s’exprime en g·mol⁻¹.
• Volume molaire : est le volume d’une mole d’entités de cette espèce et s’exprime en L·mol⁻¹.

★ À maîtriser

• La masse molaire moléculaire d’une molécule s’obtient en additionnant les masses molaires atomiques de tous les atomes qui la composent.

• Pour les gaz, le volume molaire dépend de la température et de la pression, mais il est identique pour tous les gaz dans les mêmes conditions ; à 20 °C et à la pression atmosphérique, il vaut 24,1 L·mol⁻¹.

Compléments

• Les masses molaires moléculaires sont $M(H_2O)=18{,}0\,g\cdot mol^{-1}$ et $M(C_6H_{12}O_6)=180{,}0\,g\cdot mol^{-1}$.

📖 5. Calculer une quantité de matière

📝 Points essentiels

📐 Formule — À partir de la masse m d’un échantillon et de sa masse molaire M, la quantité de matière vaut $n=\frac{m}{M}$, ou inversement $m=n\times M$.

📐 Formule — Pour un corps pur liquide de masse volumique ρ et de volume V, la quantité de matière vaut $n=\frac{\rho\times V}{M}$.

📐 Formule — Pour un corps pur gazeux de volume V, la quantité de matière vaut $n=\frac{V}{V_m}$, ou inversement $V=n\times V_m$.

💡 Astuce mémo

Masse → m/M ; liquide → ρV/M ; gaz → V/Vₘ

📖 6. Application au sulfate de cuivre

★ À maîtriser

• 🔄 Le TP2 consiste à:
  1. réaliser une dissolution ou une dilution
  2. comparer la couleur à une échelle de teintes
  3. encadrer la concentration molaire
  4. vérifier l’accord avec la notice

Compléments

📌 La dissolution d’un comprimé de Metacuprol dans un litre d’eau produisait une solution bleu turquoise dont la couleur était principalement due au sulfate de cuivre pentahydraté.

• Le Metacuprol était un médicament destiné à traiter des affections de la peau et des muqueuses, primitivement bactériennes ou susceptibles de se surinfecter, avant son retrait du marché.

📊 Tableaux de synthèse

Méthodes de calcul de la quantité de matière