Solutions aqueuses, solvant et soluté
Ce qu'il faut comprendre
Tu as déjà bu un verre d'eau sucrée ou salé une salade ? Dans les deux cas, tu as préparé une solution. En chimie, une solution est un mélange homogène où une substance (le soluté) est dissoute dans une autre (le solvant). Quand le solvant est l'eau, on parle de solution aqueuse. Comprendre les solutions aqueuses, c'est essentiel pour étudier les liquides du quotidien (eau du robinet, boissons, produits ménagers) et pour aborder la chimie en laboratoire. Tu vas apprendre à distinguer un corps pur d'un mélange, à calculer une concentration, et à réaliser une dilution.
Les notions essentielles
Corps pur et mélange
- Corps pur : substance constituée d'une seule espèce chimique (ex : eau distillée, sucre pur).
- Mélange : substance constituée de plusieurs espèces chimiques (ex : eau salée, air).
- Espèce chimique : ensemble d'entités identiques (atomes, molécules, ions).
Solution, solvant, soluté
- Solution : mélange homogène d'au moins deux espèces chimiques.
- Solvant : espèce chimique majoritaire dans la solution (souvent l'eau).
- Soluté : espèce chimique dissoute dans le solvant (ex : sel, sucre).
- Solution aqueuse : solution dont le solvant est l'eau.
Masse volumique
- La masse volumique ρ (rho) d'une substance est le rapport de sa masse m sur son volume V : ρ = m / V.
- Unité : g/mL ou g/cm³ (1 mL = 1 cm³).
- Pour l'eau pure, ρ = 1,0 g/mL.
Concentration en masse
- La concentration en masse Cm (ou concentration massique) d'un soluté dans une solution est le rapport de la masse de soluté m_soluté sur le volume total de solution V_solution : Cm = m_soluté / V_solution
- Unité : g/L (ou g·L⁻¹).
- Elle indique la masse de soluté dissous dans 1 L de solution.
Dilution
- Diluer une solution, c'est ajouter du solvant (souvent de l'eau) pour diminuer sa concentration.
- Lors d'une dilution, la masse de soluté ne change pas : m_mère = m_fille.
- Relation : Cm_mère × V_mère = Cm_fille × V_fille.
Méthode
Calculer une concentration en masse
- Identifier la masse de soluté (m) et le volume de solution (V).
- Utiliser la formule : Cm = m / V.
- Vérifier les unités : masse en g, volume en L.
Préparer une solution par dissolution
- Peser la masse de soluté nécessaire.
- Introduire le soluté dans une fiole jaugée.
- Ajouter un peu de solvant, agiter pour dissoudre.
- Compléter avec du solvant jusqu'au trait de jauge.
- Agiter pour homogénéiser.
Réaliser une dilution
- Calculer le volume de solution mère à prélever : V_mère = (Cm_fille × V_fille) / Cm_mère.
- Prélever ce volume avec une pipette jaugée.
- Introduire dans une fiole jaugée de volume V_fille.
- Ajouter du solvant jusqu'au trait de jauge.
- Agiter.
Exemple corrigé
Énoncé : On dissout 5,0 g de sucre dans de l'eau pour obtenir 250 mL de solution. Calcule la concentration en masse du sucre dans cette solution.
Correction :
- Données : m_soluté = 5,0 g ; V_solution = 250 mL = 0,250 L.
- Formule : Cm = m / V.
- Calcul : Cm = 5,0 / 0,250 = 20 g/L.
- Réponse : La concentration en masse est de 20 g/L.
Énoncé : On dispose d'une solution mère de concentration Cm_mère = 50 g/L. On veut préparer 100 mL d'une solution fille de concentration Cm_fille = 10 g/L. Quel volume de solution mère faut-il prélever ?
Correction :
- Données : Cm_mère = 50 g/L ; Cm_fille = 10 g/L ; V_fille = 100 mL = 0,100 L.
- Relation : Cm_mère × V_mère = Cm_fille × V_fille.
- Calcul : V_mère = (Cm_fille × V_fille) / Cm_mère = (10 × 0,100) / 50 = 0,020 L = 20 mL.
- Réponse : Il faut prélever 20 mL de solution mère.
Erreurs fréquentes
- Confondre masse volumique et concentration : la masse volumique concerne le solvant pur ou la solution entière, la concentration concerne seulement le soluté.
- Oublier de convertir les volumes : toujours mettre le volume en litres (L) pour la concentration en g/L. 1 mL = 0,001 L.
- Croire que la masse change lors d'une dilution : la masse de soluté reste constante, seul le volume augmente.
- Utiliser la mauvaise formule : pour la dilution, c'est Cm_mère × V_mère = Cm_fille × V_fille, pas Cm = m/V.
À retenir
- Une solution aqueuse est un mélange homogène d'un soluté (minoritaire) dans l'eau (solvant).
- La concentration en masse Cm = m_soluté / V_solution (en g/L).
- Lors d'une dilution, la masse de soluté ne change pas : Cm_mère × V_mère = Cm_fille × V_fille.
- La masse volumique ρ = m / V (en g/mL) est une propriété de la substance.
Pour s'entraîner
Maintenant que tu as compris le cours, entraîne-toi avec les exercices et quiz disponibles sur AlloSeconde. Tu peux aussi consulter les fiches de révision pour bien mémoriser les formules et les définitions. Bon courage !
