Solutions aqueuses

1Solution, solvant, soluté

Définition. Une solution est un mélange homogène obtenu en dissolvant une ou plusieurs espèces, les solutés, dans un liquide, le solvant, le plus souvent très majoritaire. La solution est dite aqueuse lorsque le solvant est l’eau.

Remarque. Un soluté peut être solide (sel, sucre), liquide (éthanol) ou gazeux (dioxyde de carbone d’une boisson gazeuse). Dans un sirop ou une confiture, l’eau reste le solvant même si la masse de sucre dissous dépasse la sienne. La dissolution est une transformation physique : le soluté est dispersé, son espèce chimique n’est pas modifiée.

2Concentration en masse

Définition. La concentration en masse $c_m$ d’un soluté est le quotient de la masse de ce soluté par le volume de solution :

3Solubilité et saturation

Définition. La concentration maximale (ou solubilité) $c_{m,\max}$ d’un soluté dans un solvant est la plus grande concentration en masse que l’on peut atteindre à une température donnée. Au-delà, le soluté ajouté ne se dissout plus et reste au fond : la solution est saturée.

Remarque. La concentration maximale dépend du soluté, du solvant et de la température : elle augmente en général quand la température s’élève (il y a des exceptions : celle de l’hydroxyde de calcium diminue). Elle se lit sur une courbe de solubilité.

4Préparer une solution

Méthode — par dissolution. calculer la masse à peser $m=c_m\,V$ ; peser le solide dans une coupelle ; le verser dans une fiole jaugée de volume $V$ à l’aide d’un entonnoir, en rinçant coupelle et entonnoir ; remplir la fiole à moitié d’eau distillée et agiter jusqu’à dissolution complète ; compléter jusqu’au trait de jauge ; boucher et retourner plusieurs fois pour homogénéiser.

Méthode — par dilution. à partir d’une solution mère de concentration $c_{m,\text{mère}}$, on prépare une solution fille moins concentrée en ajoutant du solvant. Calculer $V_{\text{mère}}=\dfrac{c_{m,\text{fille}}\,V_{\text{fille}}}{c_{m,\text{mère}}}$ ; prélever ce volume à la pipette jaugée munie d’une propipette ; le verser dans une fiole jaugée de volume $V_{\text{fille}}$ ; compléter à l’eau distillée jusqu’au trait de jauge et homogénéiser.

Propriété — conservation du soluté. lors d’une dilution, la masse de soluté prélevée ne change pas : seul le volume de solution augmente. D’où $c_{m,\text{mère}}V_{\text{mère}}=c_{m,\text{fille}}V_{\text{fille}}$.

5Dosage par étalonnage

Définition. Doser une espèce, c’est déterminer sa concentration. Dans un dosage par étalonnage, on compare la solution inconnue à des solutions de concentrations connues, appelées solutions étalons, préparées le plus souvent par dilution d’une même solution mère.

Méthode — échelle de teintes. ranger les étalons colorés par concentration croissante dans des tubes identiques, remplis à la même hauteur, observés devant un fond blanc. La concentration de la solution inconnue est comprise entre celles des deux étalons dont les teintes encadrent la sienne. Pour affiner l’encadrement, préparer des étalons de concentrations plus rapprochées.

Méthode — courbe d’étalonnage. mesurer une grandeur qui varie avec la concentration (masse volumique, absorption de la lumière) pour chaque étalon, tracer la courbe de cette grandeur en fonction de $c_m$, puis lire l’abscisse du point correspondant à la mesure faite sur la solution inconnue.

6Savoir-faire du chapitre

7Exemples types