Concentration massique et molaire

Deux façons de quantifier le soluté dans une solution — la maîtrise des unités est la clé.

1 L'idée

Une solution est un mélange homogène obtenu en dissolvant un soluté dans un solvant (le plus souvent l'eau). La concentration exprime la quantité de soluté contenue dans un litre de solution.

On peut l'exprimer :
— en masse : concentration massique $C_m$ (g/L) ;
— en quantité de matière : concentration molaire $C$ (mol/L).
La masse molaire $M$ (g/mol) fait le lien entre les deux. On la calcule en additionnant les masses molaires atomiques de tous les atomes de la formule. Exemple : $M(\text{NaCl}) = 23{,}0 + 35{,}5 = 58{,}5$ g/mol.

2 Formules à connaître

Conc. massique

$C_m = \dfrac{m}{V} \quad (m \text{ en g},\ V \text{ en L})$

Conc. molaire

$C = \dfrac{n}{V} \quad (n \text{ en mol},\ V \text{ en L})$

Masse ↔ qté de matière

$n = \dfrac{m}{M} \qquad m = n \times M$

Lien Cm et C

$C_m = C \times M$

3 Exemple résolu

Solution de NaCl

Données : $m = 11{,}7$ g de NaCl dissous dans $V = 500$ mL de solution.

Conversion du volume : $V = 500 \div 1000 = 0{,}500$ L.

Concentration massique : $C_m = \dfrac{11{,}7}{0{,}500} = 23{,}4$ g/L.

Masse molaire : $M(\text{NaCl}) = 23{,}0 + 35{,}5 = 58{,}5$ g/mol.

Concentration molaire : $C = \dfrac{C_m}{M} = \dfrac{23{,}4}{58{,}5} = 0{,}400$ mol/L.

Dilution

Diluer consiste à ajouter du solvant : la quantité de matière $n$ du soluté est conservée.
Relation de dilution : $C_1 \times V_1 = C_2 \times V_2$ (valable aussi avec $C_m$).
La solution fille est moins concentrée ($C_2 \lt C_1$) et plus volumineuse ($V_2 \gt V_1$).

Méthode — calculer la concentration molaire

Identifier le soluté et calculer $M$ en g/mol en additionnant les masses molaires atomiques.
Relever la masse $m$ du soluté (en g) et le volume $V$ de la solution (en L — convertir les mL).
Calculer la quantité de matière : $n = m \div M$.
Calculer la concentration : $C = n \div V$.
Vérifier l'unité : mol $\div$ L = mol/L. ✓

Erreurs fréquentes

Volume en mL non converti en L : diviser par 1 000 avant tout calcul de concentration.
Utiliser la masse totale de la solution au lieu de la masse $m$ du soluté seul.
Omettre un atome dans $M$ : $\text{H}_2\text{SO}_4$ donne $M = 2 + 32 + 4 \times 16 = 98$ g/mol, pas 66.
Confondre $C$ (mol/L) et $C_m$ (g/L) : noter systématiquement l'unité après chaque résultat.