Fiche de révision : Concentrations des solutions

📋 Plan du Cours

1. Fraction molaire et molarité
2. Molalité et solutions plasmatiques
3. Concentration équivalente et électroneutralité
4. Osmolarité et dissociation
5. Force ionique des solutions

📖 1. Fraction molaire et molarité

🔑 Notions clés & Définitions

• Fraction molaire : Rapport du nombre de moles du soluté s au nombre total de moles, comprenant le solvant et tous les solutés.
• Concentration pondérale : Masse de soluté par unité de volume de solution.
• Concentration molaire : Nombre de moles de soluté par unité de volume de solution.

★ À maîtriser

📐 Formule — La concentration molaire et la concentration pondérale sont liées par la relation $C_m = \frac{C_p}{M}$, où $C_p$ est la concentration pondérale en kg·m⁻³ et $M$ la masse molaire en kg·mol⁻¹.

Compléments

• La fraction molaire ne distingue pas le solvant des solutés, sa valeur est indépendante des conditions de mesure et elle est utilisée en thermodynamique des solutions.

• La concentration pondérale s’exprime en kg·m⁻³, mais peut aussi être exprimée en g·L⁻¹ ou en mg·L⁻¹.

💡 Astuce mémo

Fraction molaire : moles comparées ; molarité : moles par volume.

📖 2. Molalité et solutions plasmatiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Concentration molale : Nombre de moles de soluté par unité de masse du solvant et s’exprime en mol·kg⁻¹.

★ À maîtriser

📐 Formule — Pour le sodium plasmatique, une osmolarité de 142 mmol·L⁻¹ calculée dans 940 mL d’eau correspond à une osmolalité de $\frac{142}{0{,}94} = 151\ \text{mmol·L}^{-1}$.

• La molalité est directement liée à la fraction molaire et intervient directement dans les propriétés colligatives des solutions.

• Dans 1000 mL de plasma, environ 60 mL sont occupés par les protéines, ce qui laisse 940 mL d’eau, soit environ 940 g, pour 1000 mL de plasma.

Compléments

• Les phénomènes liés à la molalité sont: la loi de Fick pour la diffusion, la loi de Van’t Hoff pour la pression osmotique, la loi de Donnan pour l’équilibre électrodiffusif

• La molalité est souvent exprimée en mol·L⁻¹ en considérant qu’un litre d’eau correspond à un kilogramme, mais molalité et molarité peuvent différer dans le plasma.

💡 Astuce mémo

Protéines occupent du volume → molarité et molalité plasmatiques diffèrent.

📖 3. Concentration équivalente et électroneutralité

🔑 Notions clés & Définitions

• Concentration équivalente : Concentration molaire des charges électriques portées par un composé.

★ À maîtriser

📐 Formule — Pour un composé de valence Z, la concentration équivalente vérifie $C_{eq} = |Z| \times C_m$ et s’exprime en eq·L⁻¹ lorsque $C_m$ est exprimée en mol·L⁻¹.

📌 Le principe d’électroneutralité impose que la somme des concentrations équivalentes des cations soit égale à celle des anions.

Compléments

📐 Formule — Pour une solution électroneutre, la concentration équivalente totale vérifie $C_{eq}^{+} = C_{eq}^{-} = \frac{1}{2}C_{eq}^{\mathrm{totale}}$.

• Pour une molécule neutre, la concentration équivalente est nulle.

💡 Astuce mémo

Molécule neutre : Ceq = 0 ; ion chargé : Ceq = |Z| × Cm.

📖 4. Osmolarité et dissociation

🔑 Notions clés & Définitions

• Concentration osmolaire : Somme des concentrations molaires de tous les solutés.

★ À maîtriser

• Pour calculer l’osmolarité, il faut considérer que les solutés se déplacent indépendamment en solution et intégrer toute dissociation totale ou partielle produite lors de la mise en solution.

• Une solution de NaCl à 1 mol·L⁻¹ conduit à une osmolarité de 2 osmoles·L⁻¹ en considérant 1 osmole·L⁻¹ de Na⁺ et 1 osmole·L⁻¹ de Cl⁻.

Compléments

• L’osmolarité s’exprime en osmoles·m⁻³ ou en osmoles·L⁻¹, et peut aussi être exprimée en osmoles·kg⁻¹ lorsqu’elle est rapportée à la masse du solvant.

💡 Astuce mémo

Soluté dissous → dissociation éventuelle → particules osmotiques comptées.

📖 5. Force ionique des solutions

🔑 Notions clés & Définitions

• Force ionique : Caractérise les interactions mutuelles entre les ions de la solution.

★ À maîtriser

📐 Formule — La force ionique vérifie $\mu = \frac{1}{2}\sum_i c_i Z_i^2$.

Compléments

• Dans la formule de la force ionique, cᵢ est la concentration molaire de l’ion i en mol·L⁻¹ et Zᵢ est sa valence.

• La force ionique μ s’exprime en mol·L⁻¹ et dépend des concentrations molaires des ions.

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des concentrations