Notions de solutions - 3e

Classe: 
Troisième

Situation – problème

Keur Mbouki, village situé sur le bras de mer le Saloum, tire l'essentiel de ses revenus de la vente de sel produit localement. 
 
Chaque année, pendant la saison sèche, la forte chaleur évapore progressivement l'eau de mer qui laisse alors se déposer une épaisse couche de sel.
 
La population récolte le sel de l'eau saturée restante L'apparition des nuages annonçant l'hivernage inquiète toujours ces populations car dès les premières pluies le sel disparaît pour de longs mois encore.
 
1- Indiquer les deux constituants de cette ‘’eau‘’ de mer.
 
2- Pourquoi le sel ne se dépose-t-il que pendant la saison sèche ?
 
3- Que font les premières pluies pour faire disparaître le sel ?

I. Mélanges et solutions

I.1 Procédons à quelques mélanges.

➭ eau + sel : dissolution du sel => mélange homogène = eau salée.
 
➭ lait + sucre : dissolution du sucre = > mélange homogène = lait sucré.
 
➭ eau + huile => mélange hétérogène : émulsion.
 
L'eau salée et le lait sucrée sont des mélanges homogènes : ce sont des solutions.
 
Le mélange eau + huile est un mélange hétérogène : ce n'est pas une solution.

I.2 Définition d'une solution.

Une solution est un mélange homogène.

N.B.

Les solutions sont souvent à l'état liquide mais on peut aussi parler de solutions solides (alliages) et de solutions gazeuses (l'air).

I.3 Composition d'une solution.

Une solution est constituée de deux parties :
 
➭ Le corps dissous appelé soluté : sel, sucre...
 
➭ Le corps qui dissout appelé solvant : eau, lait...

N.B.

Une solution aqueuse est une solution dont le solvant est l'eau.

II. La solubilité.

II.1 Aspect qualitatif.

Le polystyrène est insoluble dans l'eau mais soluble dans l'essence.
 
La solubilité d'un corps peut être considérée comme son aptitude à se dissoudre dans un autre.

Exemple :

Les graisses sont solubles dans le tétrachlorure de carbone CC14.CC14.

II.2 Aspect quantitatif.

Un soluté n'est pas indéfiniment soluble dans un solvant.

La quantité maximale soluble de tout soluté est sa solubilité ; elle dépend de la température.

Exemple :

La solubilité du chlorure de sodium (sel de cuisine) est de 350g/L350g/L d'eau à 20°C.20°C.

III. Qualités d'une solution.

III.1 Solution saturée.

Une solution est saturée quand le solvant ne peut plus dissoudre le soluté. 
 
Tout rajout de soluté se traduit par un dépôt.

III.2 Solution non saturée.

Une solution est dite non saturée si le solvant peut encore dissoudre du soluté.

III.3 Solution concentrée.

Une solution concentrée est une solution plus ou moins proche de la solution saturée.
 
Pour mieux l'apprécier, il est nécessaire de connaître la quantité de soluté par rapport à celle du solvant.
 
On définit alors une grandeur caractéristique de toute solution : sa concentration C.C.

N.B.

On évalue la quantité :
 
➭ de soluté en grammes ou en moles
 
➭ de solvant en litres.

IV. La concentration d'une solution

IV.1 Concentration massique

La concentration massique CC d'une solution est la masse mm de soluté par volume vv de solution. 
 
Elle est exprimée en g/L=g.L1g/L=g.L1
C=mvC=mv

N.B.

La concentration molaire d'un soluté AA dans une solution donnée est notée : [A][A]
 
La concentration molaire d'une solution est aussi appelée sa molarité M.M.

Exemple :

Une solution molaire ou de molarité 11 MM est une solution de concentration 1 mol.L11 mol.L1
1M=1mol.L11M=1mol.L1

Application :

Enoncé

Trouver la concentration molaire de lasolution de soude obtenue en dissolvant 8g8g de cristaux d'hydroxyde de sodium NaOHNaOH dans 200mL200mL d'eau.

Solution :

La concentration molaire de la solution de soude est :

CNaOH=nvnNaOH=mMmNaOH=8 gCNaOH=nvnNaOH=mMmNaOH=8 g

M(NaOH) = M(Na)+M(O)+M(H)M(NaOH) = M(Na)+M(O)+M(H)

M(NaOH) =23+16+1=40 g/molM(NaOH) =23+16+1=40 g/mol

nNaOH=840=0,2molnNaOH=840=0,2mol

V=200mL=200103L=0,2LV=200mL=200103L=0,2L

CNaOH=0.20.2=1mol.L1

Remarque :

On peut aussi déduire la concentration molaire (ou massique) de la concentration massique (ou molaire).  
 
Concentration molaire   Cn=CmM
 
Concentration massique  Cm=Cn.M

V. Préparation d'une solution de concentration donnée

V.1 Par dissolution

Exemple pratique.

Dans un laboratoire, on veut obtenir 40mL d'eau salée de concentration 0.5mol/L
 
a)   Trouver les quantités respectives de soluté et de solvant à utiliser.
 
b)   Indiquer le matériel et les produits nécessaires à cette opération.
 
c)   Préciser la meilleure procédure

V.1.1 Les quantités respectives

  de solvant : quantité de solvant=volume de solution : v=40mL
 
On admet que la dissolution d'un corps dans un liquide ne modifie pas le volume de solution obtenue.
               
  de soluté : masse de soluté : m=nM or n=Cv donc m=CvM
 
La masse de chlorure de sodium NaCl est alors mNaCl=CvM
 
CNaCl=0.5molL1
 
V=40mL=4102L
 
M(NaCl)=58.5g/mol
 
mNaCl=0.5×4102×58.5=1.17g

N.B.

La masse de soluté à prendre est égale au produit de la concentration molaire de la solution par le volume désiré que multiplie la masse molaire du soluté.
 
m=CvM

V.1.2 Le matériel et les produits

1 bêcher 40mL : pour contenir la solution.
 
1 balance : pour mesurer la masse de soluté.
 
1 éprouvette graduée : pour mesurer le volume de solvant.
 
1 agitateur : pour faciliter la dissolution du soluté.
 
L'eau = le solvant
 
Le sel NaCl= le soluté.

V.1.3 Procédure.

Dissoudre la masse de soluté mesurée dans un minimum de solvant et compléter au volume désiré en ajoutant du solvant.

V.2 Par dilution.

V.2.1 Définition

Diluer une solution c'est y ajouter du solvant :

on diminue alors sa concentration.

Cp : concentration de la solution prélevée

np : nombre de moles prélevées

Cd : concentration de la solution diluée

nd :nombre de moles dans la solution diluée.

V.2.2 Principe de la dilution

Au cours d'une dilution, la quantité de soluté ne varie pas.
 
np=ndCpvp=Cdvd

Source: 
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