Dissolution et dilution

Préparer une solution, lire sa concentration et savoir la diluer — trois gestes fondamentaux de chimie expérimentale.

1 L'idée

Dissoudre un soluté (solide, liquide ou gaz) dans un solvant (en général l'eau) produit une solution homogène. La quantité de soluté présente par litre de solution définit la concentration.

La dilution consiste à ajouter du solvant à une solution existante (solution mère) pour obtenir une solution fille moins concentrée. Aucun soluté n'est ajouté ni retiré : la quantité de matière de soluté est conservée.

2 Concentrations

Concentration molaire

$c = \dfrac{n}{V} \quad (\text{mol/L})$

Concentration massique

$c_m = \dfrac{m}{V} \quad (\text{g/L})$

Relation c et c_m

$c = \dfrac{c_m}{M}$

3 Exemples — calculs de concentration

Concentration molaire

On dissout $n = 0{,}10$ mol de NaCl dans de l'eau pour obtenir $V = 500$ mL $= 0{,}500$ L de solution.

$c = \dfrac{n}{V} = \dfrac{0{,}10}{0{,}500} = 0{,}20$ mol/L

De la concentration massique à molaire

Le sérum physiologique contient du NaCl ($M = 58{,}5$ g/mol) avec $c_m = 9{,}0$ g/L.

$c = \dfrac{c_m}{M} = \dfrac{9{,}0}{58{,}5} \approx 0{,}154$ mol/L

4 Dilution — conservation du soluté

Relation fondamentale

$c_i \cdot V_i = c_f \cdot V_f$

Facteur de dilution

$F = \dfrac{V_f}{V_i} = \dfrac{c_i}{c_f} \gt 1$

Protocoles expérimentaux

Dissolution : peser la masse $m$ de soluté → dissoudre dans un bécher avec un peu de solvant → transvaser dans la fiole jaugée → rincer le bécher deux fois → compléter avec le solvant jusqu'au trait de jauge → boucher et retourner.
Dilution : prélever $V_i$ de solution mère à la pipette jaugée → verser dans la fiole jaugée de volume $V_f$ → compléter avec le solvant jusqu'au trait de jauge → boucher et homogénéiser.
La fiole jaugée garantit la précision du volume final ; on ne la remplit jamais directement depuis une balance.

Erreurs fréquentes

Oublier de convertir $V$ en litres dans $c = n/V$ : $250$ mL $= 0{,}250$ L.
Utiliser $M$ en kg/mol au lieu de g/mol dans $c = c_m / M$.
Croire que la concentration de la solution mère change lors de la dilution : seule $c_f$ est modifiée.
Confondre facteur de dilution $F = V_f/V_i$ et rapport $c_f/c_i$ : l'un est $\gt 1$, l'autre est $\lt 1$.