Concentration en masse

Lorsque l’on dissout une espèce (le soluté) dans une autre (le solvant), on obtient une solution. Par exemple, si on mélange du sucre dans l’eau, le sucre est le soluté et l’eau est le solvant.

Lorsqu’on effectue une dissolution, le volume de la solution est plus grand que le volume du solvant (car le volume du soluté vient augmenter le volume total).

La concentration en masse est un nombre donnant la masse de soluté par litre de solution. Unité : le g/L ou g.L^-1.

Il existe une relation mathématique reliant concentration en masse, masse de soluté et volume de la solution :

, avec les unités suivantes c_m en g/L, m en g et v en L.

Attention :

- Le volume du solvant n’est pas égal au volume de la solution (le volume de la solution est plus grand que celui du solvant à cause de la présence du soluté).

- Les unités doivent être respectées.

Exemples :

1) Calculer la concentration en masse d’une solution obtenue en mélangeant m = 3,0 g de sel, le volume de solution étant de v = 50 mL.

2) On prélève v = 10 mL d’une solution aqueuse de sucre de concentration en masse C_m = 3,5.10^-2 g.L^-1. Calculer la masse de sucre contenue dans ce volume.

3) On dispose d’une solution S₀ de caféine de concentration en masse C_m = 5,0.10^-2 g.L^-1. On désire prélever une masse m = 3,0.10^-4 g de caféine. Quel volume de solution S₀ faut-il utiliser ?

Réponses :

1) Première méthode : comme 1 L = 1000 mL est 20 fois plus que 50 mL, 1 L contiendra 20 fois plus de sel que 50 mL, soit 20x3,0 = 60 g. La concentration est donc C_m = 60 g.L^-1.

Deuxième méthode : on utilise la formule , où on a pris soin de bien convertir le volume en litres.

2) Première méthode : 10 mL est 100 fois moins que 1000 mL = 1 L. Donc 10 mL contient 100 fois moins que 1 L, c’est-à-dire 3,5.10^-2 / 100 = 3,5.10^-4 g.

Deuxième méthode : on utilise la formule, en prenant soin de bien convertir les valeurs dans les bonnes unités. La formule donne m_soluté = C_mxv_solution ≈ 3,5.10^-2x10.10^-3 = 3,5.10^-4 g.

3) Première méthode : 1 L contient 5,0.10^-2 g, on repère le nombre de litres dans 3,0.10^-4 g, on fait des « paquets » d’un litre. Il y en a = 6,0 mL.

Deuxième méthode : on utilise la formule, , d’où .

Verrerie : pour effectuer une dissolution de manière précise, il faut utiliser une fiole jaugée. Commencer par placer un fond de solvant, puis ajouter le soluté puis compléter avec du solvant jusqu’au trait de jauge. Homogénéiser soigneusement. Conseil : le bas du ménisque (la surface de séparation liquide – air) doit être tangent au trait de jauge.