Fiche de révision : Composition d'un mélange

Qu’est-ce qu’une solution ?

• Le solvant est une espèce chimique (souvent liquide) qui est mélangée avec une autre espèce chimique (le soluté) pour former un mélange homogène.
• Le soluté est une espèce chimique qui est mélangée à une autre (le solvant). Le soluté est dissout dans le solvant. Le soluté peut être un liquide mais aussi un solide ou encore un gaz.
• Une solution est un mélange homogène résultant de la dissolution d’un soluté dans un solvant.
• On a ainsi : solvant + soluté = solution
• Dans une solution, l’espèce chimique qui constitue le solvant reste majoritaire par rapport à l’espèce chimique qui constitue le soluté.
• La concentration en masse d’un soluté en solution est le quotient de la masse $m$ de ce soluté par le volume total $V$ de solution.
• La concentration en masse $C_m$ s’exprime en gramme par litre ($\text{g}\cdot \text{L}^{-1}$).
• La relation est $C_m=\dfrac{m}{V}$
• La fraction massique du soluté $w_i$ est le quotient de la masse du soluté $m_i$ sur la masse de la solution $m_{tot}$. La fraction massique s’exprime en pourcentage.
• La relation est $w_i = 100 \times \dfrac{m_i}{m_{tot}}$
• La fraction volumique d’un fluide $V_i$ est le quotient du volume de ce fluide $v_i$ par le volume total de tous les fluides du mélange $v_t$. Elle s’exprime en pourcentage.
• La relation est $V_i = 100 \times \dfrac{v_i}{v_t}$
• La partie par million en volume exprime une fraction volumique valant $10^{-6}$ : $1\ \text{ppmv} = 1\, \mu \text{L}\cdot\text{L}^{-1} = 0,0001 \, \%$ .

Les solutions aqueuses

• Une solution aqueuse est une solution dont le solvant est l’eau.
• La dissolution est le processus chimique par lequel un soluté est dissous dans un solvant pour former un mélange homogène appelé solution.
• La dilution d’une solution a pour principe de diminuer la concentration (en quantité de matière ou en masse) du soluté contenu dans le solvant, en augmentant la quantité du solvant tout en conservant identique la quantité du soluté.
• Lors d’une dilution, on ajoute un volume $V_1$ à une solution de volume $V$. Si on note $m$ la masse de soluté, la concentration de soluté $C_m$ évolue en
  $$C^{\prime}_m = \dfrac{m}{V_1 + V}$$ soit $$C^{\prime}_m = \dfrac {C_m \times V}{V_1 + V}$$
• La fraction massique varie au cours d’une dilution : $m_i$ reste inchangée mais $m_{tot}$ augmente.
• Comme la concentration en masse, la fraction massique d’un soluté diminue au cours d’une dilution.

Concentration et dosage

• Un dosage est une technique expérimentale qui permet de déterminer la concentration en quantité de matière ($\text{mol}\cdot\text{L}^{-1}$) ou la concentration en masse ($\text{g}\cdot\text{L}^{-1}$) d’un soluté dissous dans une solution.
• Le dosage par étalonnage repose sur l’utilisation de solutions étalons qui contiennent l’espèce chimique à doser en différentes concentrations connues. Pour en réaliser un, il faut reporter sur un graphique des points dont l’abscisse correspond à la concentration des solutions connues et l’ordonnée à la grandeur physique mesurée.
• On obtient alors une courbe d’étalonnage, qui est le plus souvent linéaire.