L’essentiel
Une solution aqueuse est un mélange homogène obtenu en dissolvant une espèce chimique, le soluté, dans de l’eau, le solvant. Sa concentration en masse se calcule par Cm = m / V, avec m la masse de soluté et V le volume de solution. L’eau salée est une solution aqueuse.
Solvant, soluté, solution
Une solution contient une espèce majoritaire et une ou plusieurs espèces dissoutes. Elle est aqueuse quand le solvant est l’eau. Le mélange obtenu est homogène : on ne distingue plus le soluté à l’œil nu.
| Terme | Définition | Dans l’eau sucrée |
|---|---|---|
| Solvant | Espèce majoritaire qui dissout | L’eau |
| Soluté | Espèce dissoute, solide, liquide ou gazeuse | Le sucre |
| Solution | Mélange homogène de solvant et de soluté | L’eau sucrée |
- Le sérum physiologique contient du chlorure de sodium dissous dans l’eau.
- Une eau gazeuse contient du dioxyde de carbone dissous : un soluté peut être un gaz.
La concentration en masse
La concentration en masse indique la masse de soluté dissoute dans un litre de solution. Tu peux en déduire la masse à peser : m = Cm × V.
Cm = m / V, avec m la masse de soluté en g, V le volume de la solution en L et Cm en g/L.
- 5,0 g de sucre dans 250 mL de solution : Cm = 5,0 ÷ 0,250 = 20 g/L.
- Le sérum physiologique est à 9 g/L : 500 mL contiennent 9 × 0,500 = 4,5 g de chlorure de sodium.
Préparer une solution par dissolution
- Calcule la masse de soluté à prélever : m = Cm × V.
- Pèse le soluté dans une coupelle avec une balance tarée.
- Verse-le dans une fiole jaugée à l’aide d’un entonnoir et rince la coupelle avec de l’eau distillée.
- Remplis la fiole aux trois quarts, bouche et agite jusqu’à dissolution complète.
- Complète avec de l’eau distillée jusqu’au trait de jauge, en plaçant le bas du ménisque sur le trait.
- Bouche et retourne plusieurs fois pour homogénéiser.
Astuce : Le trait de jauge fixe le volume de la solution, pas celui de l’eau ajoutée. C’est pour cela qu’on complète à la fin.
Solubilité et saturation
La solubilité est la masse maximale de soluté que l’on peut dissoudre dans un volume donné de solvant, à une température donnée. Au-delà, le soluté ne se dissout plus : la solution est saturée et un dépôt apparaît.
Pour le chlorure de sodium à 20 °C, elle vaut environ 360 g par litre d’eau. Pour la plupart des solides, elle augmente avec la température.
Dissolution et dilution : ne pas confondre
| Dissolution | Dilution | |
|---|---|---|
| Point de départ | Un soluté pur | Une solution déjà préparée |
| Action | On dissout dans le solvant | On ajoute du solvant |
| Effet sur la concentration | Elle passe de 0 à Cm | Elle diminue |
| Matériel clé | Balance et fiole jaugée | Pipette jaugée et fiole jaugée |
La concentration en quantité de matière
En chimie, on utilise aussi la concentration en quantité de matière, en mol/L. Elle est reliée à la concentration en masse par la masse molaire M du soluté.
C = n / V et Cm = C × M.
- Une solution de glucose (M = 180 g/mol) à 0,050 mol/L a une concentration en masse de 0,050 × 180 = 9,0 g/L.
Les erreurs à éviter
V est le volume d’eau ajoutée V est le volume de la solution
La formule utilise le volume final de la solution, pas le volume d’eau versé.
Cm = 5,0 ÷ 250 = 0,02 g/L Cm = 5,0 ÷ 0,250 = 20 g/L
Le volume doit être converti en litres pour obtenir des g/L.
Confondre masse volumique et concentration en masse Deux grandeurs différentes
La masse volumique utilise la masse de toute la solution, la concentration seulement celle du soluté.
Exercices corrigés
1. Dans une eau sucrée, quel est le soluté ?
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Le sucre. Le sucre est l’espèce dissoute, l’eau est le solvant.
2. On dissout 8,0 g de sel pour obtenir 200 mL de solution. Quelle est sa concentration en masse ?
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40 g/L. Cm = 8,0 ÷ 0,200 = 40 g/L.
3. Quelle masse de soluté faut-il peser pour préparer 100 mL d’une solution à 15 g/L ?
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1,5 g. m = Cm × V = 15 × 0,100 = 1,5 g.
4. Quelle verrerie garantit le volume final d’une solution ?
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Une fiole jaugée. La fiole jaugée donne un volume précis grâce à son trait de jauge.
5. On essaie de dissoudre 400 g de sel dans 1 L d’eau à 20 °C. Que se passe-t-il ?
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Du sel reste au fond. La solubilité vaut environ 360 g/L : la solution sature et l’excès reste solide.
6. Une solution de glucose (M = 180 g/mol) a une concentration de 0,10 mol/L. Que vaut sa concentration en masse ?
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18 g/L. Cm = C × M = 0,10 × 180 = 18 g/L.
Questions fréquentes
Qu’est-ce qu’une solution en chimie ?
C’est un mélange homogène d’un solvant et d’un ou plusieurs solutés. Quand le solvant est l’eau, la solution est dite aqueuse.
L’eau salée est-elle une solution aqueuse ?
Oui : le sel est le soluté et l’eau le solvant. C’est un mélange homogène, et non un corps pur.
Que veut dire aqueux ?
Aqueux signifie « à base d’eau ». Une solution dans l’éthanol, par exemple, est une solution mais elle n’est pas aqueuse.