Chapitre 8 Solutions et concentration massique Chimie

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1 Chapitre 8 Solutions et concentration massique Chimie Introduction : - De nombreux médicaments (sirops, injections, perfusions) sont sous forme liquide. Que contiennent-t-ils? Comment les préparer? - De nombreuses analyses médicales se font sur des liquides (sang, plasma, urine ). Que contiennent-ils? En quelle(s) quantité(s)? Ces différents liquides ne sont pas purs, on dit que ce sont des. I- Qu est-ce qu une solution pour le chimiste? Définition : une solution est un mélange. constitué : - d un liquide très majoritaire appelé. - d espèces chimiques en petites quantités, dissoutes dans ce liquide, appelées Exemple : Si le solvant est l eau, la solution est appelée... Toujours le cas dans la suite du cours (sauf indication contraire) (Si le solvant est de l alcool (éthanol) on parlera de solution.. ou.. )

2 Avant dissolution, le soluté peut-être : - Solide ex : sel, sucre, sulfate de cuivre - Liquide ex : alcool - Gazeux ex : acide chlorhydrique HCl, ammoniac NH 3 Si le soluté est constitué d ions, la solution est une solution. Si le soluté est constitué de molécules, la solution est une solution. Exemples : Eau sucrée = solution de saccharose Le sucre est un composé moléculaire. Il est composé de molécules de saccharose, de formule chimique C 12 H 22 O 11. Équation de dissolution du sucre (solide) : Eau salée = solution de chlorure de sodium Le sel ou chlorure de sodium, de formule chimique NaCl, est un composé ionique constitué d ions sodium Na + et d ions chlorure Cl. Équation de dissolution du sel (solide) : C 12 H 22 O eau 11 (s) C 12 H 22 O 11 (aq) NaCl (s) eau + Na (aq) + Cl (aq) Les molécules de sucre sont dispersées dans la solution. Les ions sont dispersés dans la solution. Une solution est toujours.. : il y a autant de charges électriques

3 II- Concentration massique d une solution Questionnement : quelle boisson est la plus sucrée au goût? On prépare des boissons d eau sucrée : Boisson A B C D Nombre de morceaux de sucre dissous Masse de sucre : m A = m B = m C = m D = Volume totale de la boisson V A = 50 cl V B = 1, 0 L V C = 1, 5 L V D = 2, 0 L Cm en.. Masse d un morceau de sucre : m = 6, 0 g 1) Classer ces 4 boissons de la moins sucrée à la plus sucrée. 2) Si le volume V est constant, quelle est l influence de la masse m de sucre, sur le goût sucré? 3) Si la masse m est constante, quelle est l influence du volume V de solution sur le goût sucré? 4) Pour traduire par un nombre le goût plus ou moins sucré, on définit la concentration massique Cm en sucre de la solution. Parmi les relations suivantes, laquelle pourrait définir Cm? C m = V m C m = m V C m = V m Préciser son unité. 5) Calculer la concentration massique en sucre des 4 boissons (compléter le tableau).

4 CORRECTION : 1) Classer ces 4 boissons de la moins sucrée à la plus sucrée. D < B et C < A B et C autant sucrées l une que l autre équivalent de 4 sucres pour 1 L A 8 sucres pour 1 L D 3,5 sucres pour 1 L 1) Si le volume V est constant, quelle est l influence de la masse m de sucre, sur le goût sucré? Pour un même volume, plus la masse est grande, plus la boisson est sucrée. 2) Si la masse m est constante, quelle est l influence du volume V de solution sur le goût sucré? Pour une même quantité/masse de sucre, plus le volume est grand moins le goût est sucré. 3) Pour traduire par un nombre le goût plus ou moins sucré, on définit la concentration massique Cm en sucre de la solution. Parmi les relations suivantes, laquelle pourrait définir Cm? Préciser son unité. C m = V m C m = m V C m = V m Seule la relation entourée est compatible avec les réponses 3 et 4. Unité : g/l 4) Calculer la concentration massique en sucre des 4 boissons (compléter le tableau). Boisson A B C D Nombre de morceaux de sucre dissous Masse de sucre : m A = 24 g m B = 24 g m C = 36 g m D = 42 g Volume totale de la boisson V A = 50 cl V B = 1,0 L V C = 1,5 L V D = 2,0 L Cm en g/l 48 g/l 24 g/l 24 g/l 21 g/l

5 À retenir : Définition : La concentration massique d un soluté en solution c est la masse de soluté dans 1 L de solution. Notation : Cm Si une solution de volume V contient une masse m de soluté alors : g g/l Cm = m V m = Cm V Exemples : 1) On dissout 5,40 g de glucose C 6 H 12 O 6 dans 50,0 ml d eau. Calculer la concentration massique en glucose de cette solution. L m = 5,40 g V = 50,0 ml = 0,050 L Cm = m = 5,40 = 108 g/l V 0,050 2) La concentration massique en chlorure de sodium du sérum physiologique est de 9,0 g.l -1. Calculer la masse de NaCl présente dans une dosette contenant 5,0 ml de sérum physiologique. Cm = 9,0 g/l Cm = m V V = 5,0 ml = 0,0050 L => m = Cm V = 9, m = 0, 045 g = 45 mg

6 III- Préparation de solutions But : savoir préparer avec précision une solution de concentration voulue. 2 méthodes Importance des manipulations et du bon usage de la verrerie en chimie! Par dissolution directe d un soluté solide dans de l eau Par dilution d une solution mère contenant déjà le soluté en concentration connue 1 er TP 2 ème TP Exercices livre : n 34 p.148 et 31 p.146 Objectif «S» : n 35, 36 p.148

7 Principe d une dilution : préparation d une menthe à l eau Le sucre présent dans le sirop de menthe est du glucose, de formule chimique C 6 H 12 O 6. Sur la bouteille de sirop il est indiqué que la teneur en sucre du sirop est de 77 g pour 100 ml. Sur la bouteille il est conseillé de mélanger 1 volume de sirop pour 7 volumes d eau. Pour se préparer une menthe à l eau, Toto commence par verser 20 ml de sirop dans un verre. 1) Calculer la concentration massique Cm 1 en sucre dans le sirop? 2) Quelle quantité d eau Toto doit-il ajouter pour préparer sa boisson? 3) Sans calcul, comparer Cm 2 et Cm 1. 4) Exprimer m 1 en fonction de Cm 1 et V 1 5) Calculer m 1. 6) Que peut-on dire de m 2? Justifier. 7) Exprimer Cm 2 en fonction de V 2 et m 2. 8) Calculer Cm 2. Compléter le tableau avec les relations (avec les lettres) et les résultats. Toto ajoute ml d eau Sirop seul dans le verre Boisson prête Schéma Concentration massique en glucose Cm 1 = Cm 2 = Volume de solution V 1 = V 2 = Masse de glucose présente dans la solution m 1 = m 2 = A retenir : La solution de départ de concentration connue est appelée la. La solution préparée par dilution est appelée la Cm 2. Cm 1 Concentration massique Volume Relations à retenir et à savoir justifier Solution mère Cm 1 V 1 Solution fille Cm 2 V 2

8 Exercice d application : Préparation d un soluté de réhydratation Un soluté de réhydratation est constitué d une solution aqueuse de glucose C 6 H 12 O 6 (famille des sucres) additionnée de sel NaCl. Comment préparer un volume V = 250 ml de solution de glucose de concentration massique Cm = 20 g/l? 1 ère méthode : par dissolution directe de glucose solide 1) Calculer la masse m de glucose à prélever. 2) Schématiser et nommer tout le matériel nécessaire. 2 ème méthode : par dilution d une solution de glucose de concentration Cm 0 = 500 g/l 3) Quelle est la solution fille? La solution mère? 4) Calculer le volume Vo de solution mère à prélever. Compléter le schéma de la manipulation :

9 Exercice d application : Préparation d un soluté de réhydratation Un soluté de réhydratation est constitué d une solution aqueuse de glucose C 6 H 12 O 6 (famille des sucres) additionnée de sel NaCl. Comment préparer un volume V = 250 ml de solution de glucose de concentration massique Cm = 20 g/l? 1 ère méthode : par dissolution directe de glucose solide 1) Calculer la masse m de glucose à prélever. Par définition Cm = m V donc m = Cm V = 20 0, 250 = 5, 0 g 2) Schématiser et nommer tout le matériel nécessaire.

10 2 ème méthode : par dilution d une solution de glucose de concentration Cm 0 = 500 g/l 3) Quelle est la solution fille? La solution mère? Solution mère = solution de glucose de concentration Cm 0 = 500 g/l Solution fille = solution de glucose de concentration massique Cm = 20 g/l 4) Calculer le volume Vo de solution mère à prélever. Une dilution ne modifie pas la masse de soluté, donc : masse prélevée = masse finale m 0 = m Cm 0 V 0 = Cm V V 0 = Cm V Cm 0 = 20 0, = 0, 010 L = 10 ml Il faudra utiliser une pipette jaugée de 10 ml et une fiole jaugée de 250 ml

11 Compléter le schéma de la manipulation : Exercices livre : p Applications directes : n 19 et 29 Objectif «S» : n