Objectifs

• Nommer le soluté, le solvant et la solution dans un mélange de la vie courante.
• Expliquer ce qu'est une solution saturée et la solubilité.
• Calculer une concentration massique \(C = \dfrac{m}{V}\) et en déduire une masse ou un volume.
• Calculer une dilution et décrire la préparation d'une solution au laboratoire.

1. Soluté, solvant, solution

• Le soluté est l'espèce que l'on dissout (sucre, sel, sulfate de cuivre…). Il peut être solide, liquide ou gazeux.
• Le solvant est le liquide qui dissout le soluté. Quand le solvant est l'eau, on parle de solution aqueuse.
• La solution est le mélange obtenu. Elle est homogène : on ne distingue plus le soluté à l'œil nu, et elle est la même partout.

Analogie : le solvant est un grand bus, le soluté ce sont les passagers. Une fois montés, on ne voit plus les passagers depuis la route, mais ils sont bien là.

Une solution peut être colorée et rester limpide (le sulfate de cuivre donne une solution bleue transparente). Une eau boueuse, où l'on voit des particules, n'est pas une solution : c'est un mélange hétérogène.

Exemple résolu 1

Koffi dissout 25 g de sel dans 200 g d'eau. Quelle est la masse de l'eau salée obtenue ? Nommer soluté, solvant et solution.

2. Solution saturée et solubilité

Une solution est saturée quand le solvant ne peut plus dissoudre de soluté : le soluté en excès reste visible (dépôt au fond). C'est comme un bus plein : les nouveaux passagers restent sur le trottoir.

La solubilité d'un soluté est la masse maximale que l'on peut dissoudre dans un litre de solvant, à une température donnée. Par exemple, à 20 °C, on peut dissoudre environ 360 g de sel de cuisine dans un litre d'eau, mais beaucoup plus de sucre (source : CRC Handbook of Chemistry and Physics, valeurs arrondies).

3. La concentration massique

La concentration massique \(C\) d'un soluté est la masse \(m\) de soluté dissous dans un litre de solution :

• \(m\) : masse de soluté, en grammes (g) ;
• \(V\) : volume de la solution, en litres (L) ;
• \(C\) : concentration massique, en grammes par litre (\(\mathrm{g/L}\)).

On en tire aussi \(m = C \times V\) et \(V = \dfrac{m}{C}\).

Exemple résolu 2

Aïcha dissout 60 g de sucre et obtient 1,5 L de jus de bissap. Quelle est la concentration massique en sucre ?

Exemple résolu 3

Quelle masse de sel faut-il pour préparer 250 mL d'eau salée à \(20\ \mathrm{g/L}\) ?

4. Diluer une solution

Diluer, c'est ajouter du solvant (de l'eau) à une solution. La solution de départ est la solution mère, celle obtenue est la solution fille. La masse de soluté ne change pas, le volume augmente, donc la concentration diminue :

Le facteur de dilution est \(F = \dfrac{C_{\text{mère}}}{C_{\text{fille}}} = \dfrac{V_{\text{fille}}}{V_{\text{mère}}}\).

Exemple résolu 4

On prélève 100 mL d'un sirop à \(200\ \mathrm{g/L}\) et on complète avec de l'eau jusqu'à 500 mL. Quelle est la nouvelle concentration ?

Préparer une solution au laboratoire

Erreurs fréquentes

• Utiliser le volume d'eau versé au lieu du volume de la solution dans \(C = \dfrac{m}{V}\).
• Laisser le volume en millilitres : toujours convertir en litres.
• Croire que le soluté a disparu : sa masse se retrouve dans celle de la solution.
• Penser qu'une dilution enlève du soluté : on ajoute seulement de l'eau, la masse de soluté est conservée.
• Appeler « solution » un mélange trouble où l'on voit des particules : une solution est homogène.

Récapitulatif

• Solution aqueuse = soluté dissous dans l'eau (solvant) ; mélange homogène ; \(m_{\text{solution}} = m_{\text{solvant}} + m_{\text{soluté}}\).
• Solution saturée : le solvant ne dissout plus ; la solubilité est la masse maximale dissoute par litre de solvant à une température donnée.
• Concentration massique : \(C = \dfrac{m}{V}\) en g/L, avec \(V\) en litres.
• Dilution : \(C_{\text{mère}} \times V_{\text{mère}} = C_{\text{fille}} \times V_{\text{fille}}\) ; la concentration baisse, la masse de soluté reste.