Fiche de révision : Solutions aqueuses et concentrations massiques

📋 Plan du Cours

1. Constituants des solutions aqueuses
2. Saturation et concentration massique
3. Préparation par dissolution
4. Préparation par dilution
5. Dosage par étalonnage colorimétrique
6. Choix de la verrerie de précision
7. Caféine et limites de consommation

📖 1. Constituants des solutions aqueuses

🔑 Notions clés & Définitions

• Solvant : Espèce chimique majoritaire d’une solution, dans laquelle le soluté est dissous.
• Soluté : Espèce chimique dissoute dans le solvant et minoritaire dans la solution.
• Solution aqueuse : Mélange homogène obtenu par dissolution de solutés dans l’eau, qui en constitue le solvant majoritaire.

💡 Astuce mémo

Le solvant dissout et domine ; le soluté est dissous et minoritaire.

📖 2. Saturation et concentration massique

🔑 Notions clés & Définitions

• Solution saturée : Solution dans laquelle une partie du soluté ajouté ne se dissout plus, même après agitation.
• Concentration massique : Masse de soluté dissous par litre de solution.

★ À maîtriser

📐 Formule - La concentration massique s’exprime en g·L⁻¹ et vérifie $t = \frac{m}{V_{sol}}$, $m = t \times V_{sol}$ et $V_{sol} = \frac{m}{t}$.

Compléments

📐 Formule - La masse volumique d’une espèce est le rapport de sa masse sur son volume : $\rho = \frac{m}{V}$.

• La dissolution de 20,0 g de saccharose dans 100 mL d’eau donne une concentration massique de 200 g·L⁻¹.

📖 3. Préparation par dissolution

★ À maîtriser

• Pour préparer une solution par dissolution, on calcule d’abord la masse à peser, puis on la transfère dans une fiole jaugée, on ajoute de l’eau et on homogénéise, avant de compléter au trait de jauge et d’homogénéiser à nouveau.

Compléments

• Pour préparer 200 mL d’une solution de glucose à 25 g·L⁻¹, il faut dissoudre 5,0 g de glucose.

💡 Astuce mémo

Peser, introduire, diluer à moitié, compléter au trait.

📖 4. Préparation par dilution

★ À maîtriser

📌 Lors d’une dilution, on ajoute du solvant : la masse de soluté reste constante tandis que la concentration massique diminue.

📐 Formule - Lors d’une dilution, la conservation de la masse de soluté donne $t_{mère} \times V_{mère} = t_{fille} \times V_{fille}$.

• Pour préparer une solution fille par dilution, on prélève un volume de solution mère, on le transfère dans une fiole jaugée, on ajoute de l’eau et on homogénéise, puis on complète au trait de jauge et on homogénéise de nouveau.

Compléments

• Pour obtenir 100 mL de solution fille de diiode à 1,0 g·L⁻¹ à partir d’une solution mère à 20 g·L⁻¹, il faut prélever 5 mL de solution mère.

📖 5. Dosage par étalonnage colorimétrique

★ À maîtriser

• Une échelle de teintes se prépare avec plusieurs solutions de concentrations connues d’une même espèce colorée, puis la couleur d’une solution inconnue est comparée à cette échelle pour encadrer sa concentration.

Compléments

• Lorsqu’une espèce colorée est diluée, sa couleur devient plus claire.

• Les concentrations massiques des solutions étalons sont :

  • 0,16 g·L⁻¹
  • 0,08 g·L⁻¹
  • 0,04 g·L⁻¹
  • 0,01 g·L⁻¹

• La concentration massique inconnue en permanganate de potassium est comprise entre 0,01 g·L⁻¹ et 0,04 g·L⁻¹.

💡 Astuce mémo

Dilution → couleur plus claire ; comparaison aux teintes connues → encadrement de la concentration.

📖 6. Choix de la verrerie de précision

📝 Points essentiels

• L’activité compare l’éprouvette, la fiole jaugée et le bécher en déterminant le volume d’eau correspondant à une indication de 100 mL, à partir de la masse d’eau mesurée et de la masse volumique de l’eau, égale à 1 g/mL.

• La fiole jaugée est utilisée pour préparer des solutions de volume déterminé.

📖 7. Caféine et limites de consommation

★ À maîtriser

• Un litre de Coca-Cola contient 94 mg de caféine, soit 23,5 mg dans une canette de 25 cL.

• Une canette de Red Bull de 25 cL contient 80 mg de caféine.

• La concentration massique de caféine est de 0,094 g·L⁻¹ dans le Coca-Cola et de 0,32 g·L⁻¹ dans le Red Bull.

Compléments

• La limite journalière de caféine recommandée aux femmes enceintes est de 200 mg afin de prévenir un déficit de poids à la naissance.

• Pour les mineurs, la dose journalière de caféine sans risque est fixée à 3 mg par kilogramme de poids corporel.

• Un expresso contient de 70 à 100 mg de caféine.

• La caféine est un stimulant du système nerveux en consommation modérée, tandis qu’une consommation excessive peut provoquer insomnie, augmentation du rythme cardiaque, irritabilité et nervosité.