Fiche de révision : Solutions aqueuses et concentrations

📋 Plan du Cours

1. Solutés et solvants en solution
2. Concentration en masse
3. Saturation et solubilité
4. Préparation par dissolution
5. Préparation par dilution
6. Dosage par étalonnage
7. Bouillie bordelaise et usages
8. Facteur de dilution

📖 1. Solutés et solvants en solution

🔑 Notions clés & Définitions

• Solution : Mélange homogène obtenu par dissolution d’une ou plusieurs espèces chimiques dans un solvant.
• Soluté : Espèce chimique dissoute dans un solvant ; elle peut être solide, liquide ou gazeuse et est en quantité minoritaire par rapport au solvant.
• Solvant : Liquide dans lequel on dissout un ou plusieurs solutés.
• Solution aqueuse : Solution dont le solvant est l’eau.

📝 Points essentiels

• Une solution peut contenir des ions ou des molécules, car un soluté peut être constitué de l’une ou l’autre de ces espèces.

• Dans l’eau salée, le chlorure de sodium est le soluté et l’eau est le solvant.

📖 2. Concentration en masse

🔑 Notions clés & Définitions

• Concentration en masse : La concentration en masse $C_m$ d’un soluté est la masse de ce soluté dissoute dans un litre de solution.

★ À maîtriser

📐 Formule - La concentration en masse vérifie $C_m = \frac{m_{\text{soluté}}}{V_{\text{solution}}}$, avec la masse du soluté en grammes et le volume de solution en litres pour obtenir une valeur en $\text{g}\cdot\text{L}^{-1}$.

📌 La masse volumique $\rho$ est le quotient de la masse de la solution par le volume de la solution, tandis que la concentration en masse $C_m$ est le quotient de la masse du soluté par le volume de la solution.

Compléments

• La dissolution de 500 mg d’aspirine dans 200 mL d’eau donne une concentration en masse de 2,5 g·L⁻¹.

• Pour préparer 300 mL de solution de vitamine C à 12 g·L⁻¹, il faut dissoudre 3,6 g de vitamine C.

📖 3. Saturation et solubilité

🔑 Notions clés & Définitions

• Concentration en masse maximale : La concentration en masse maximale $C_{m,max}$ est la concentration à partir de laquelle le soluté ne peut plus se dissoudre dans le solvant.

★ À maîtriser

• Un solvant ne peut dissoudre qu’une quantité limitée de soluté ; au-delà, le soluté ne se dissout plus, se dépose au fond et la solution devient non homogène et saturée.

Compléments

• La concentration en masse maximale d’un soluté, également appelée sa solubilité, dépend notamment de la nature du soluté.

• En solution aqueuse, la concentration en masse maximale du sel est de 357 g·L⁻¹, tandis que celle du sucre est de 2000 g·L⁻¹.

💡 Astuce mémo

Solution homogène avant saturation ; dépôt visible quand la limite est dépassée.

📖 4. Préparation par dissolution

★ À maîtriser

📐 Formule - Pour préparer un volume $V_{\text{solution}}$ à la concentration $C_m$, la masse de soluté nécessaire se calcule par $m_{\text{soluté}} = C_m V_{\text{solution}}$.

• La préparation par dissolution suit les étapes suivantes.

Compléments

• La dissolution permet de préparer une solution à partir d’un soluté initialement solide, liquide ou gazeux et d’un solvant.

• Le matériel jaugé est le matériel le plus précis disponible en laboratoire et est utilisé sauf cas assez rare.

💡 Astuce mémo

Peser, transférer, rincer, remplir aux deux tiers, dissoudre, ajuster au trait, homogénéiser.

📖 5. Préparation par dilution

★ À maîtriser

📌 Lors d’une dilution, la masse de soluté est conservée entre la solution mère prélevée et la solution fille préparée.

📐 Formule - La conservation de la masse de soluté lors d’une dilution s’écrit $C_{m,\text{mère}}V_{\text{mère}} = C_{m,\text{fille}}V_{\text{fille}}$.

📐 Formule - Le facteur de dilution vérifie $F = \frac{C_{m,\text{mère}}}{C_{m,\text{fille}}} = \frac{V_{\text{fille}}}{V_{\text{mère}}}$.

Compléments

📌 La solution mère est la solution de départ, tandis que la solution fille est obtenue après dilution et est moins concentrée.

• Le facteur de dilution est sans unité, car les concentrations comparées et les volumes comparés sont exprimés dans des unités identiques.

• Un facteur de dilution égal à 10 signifie que la solution fille est 10 fois moins concentrée que la solution mère.

• Pour préparer la solution S₂ par dilution, il faut prélever une petite quantité de la solution mère S₁ et lui ajouter de l’eau distillée.

💡 Astuce mémo

La mère est concentrée au départ ; la fille est moins concentrée après ajout de solvant.

📖 6. Dosage par étalonnage

🔑 Notions clés & Définitions

• Dosage : Opération permettant de déterminer la concentration en masse inconnue d’un soluté dissous dans une solution.

📝 Points essentiels

• Le dosage par étalonnage repose sur l’utilisation de solutions étalons dont les concentrations en masse du soluté étudié sont connues et différentes.

📖 7. Bouillie bordelaise et usages

★ À maîtriser

• Pour préparer la bouillie bordelaise, la masse de sulfate de cuivre dissoute doit être comprise entre 10 g et 20 g par litre de solution aqueuse.

Compléments

• La bouillie bordelaise est un fongicide bleu dont la couleur est due à des composés de cuivre(II), notamment l’hydroxyde de cuivre(II), en suspension dans l’eau.

• Depuis le 1er février 2019, la limite d’utilisation de la bouillie bordelaise en agriculture biologique est de 4 kg/ha par an pendant 7 années consécutives.

• La limite réglementaire est estimée correspondre à une concentration en masse recommandée de sulfate de cuivre de 4,0 g·L⁻¹.

• Parmi les préparations proposées, la solution S₂ contient 0,40 g de sulfate de cuivre dans 100 mL d’eau distillée et répond à la concentration recommandée de 4,0 g·L⁻¹.

📖 8. Facteur de dilution

🔑 Notions clés & Définitions

• Dilution : Opération consistant à prélever une petite quantité de solution mère et à lui ajouter un solvant pour obtenir une solution fille moins concentrée.
• Facteur de dilution : Le facteur de dilution est le rapport de la concentration en masse de la solution mère à celle de la solution fille, égal au rapport du volume de solution fille préparée au volume de solution mère prélevée : $F=\frac{C_{m,\text{mère}}}{C_{m,\text{fille}}}=\frac{V_{\text{fille}}}{V_{\text{mère}}}$.

📝 Points essentiels

• Dans le rapport des concentrations, la concentration en masse de la solution mère et celle de la solution fille doivent être exprimées dans la même unité.

• Dans le rapport des volumes, le volume de solution mère prélevée et celui de solution fille préparée doivent être exprimés dans la même unité.

• Le facteur de dilution est sans unité.