1 les solutions non-électrolytiques

Hiver 2001 Antonella Badia
CHM 1995: Physico-chimie générale 1B
1 LES SOLUTIONS NON-ÉLECTROLYTIQUES
Réf.: P. Atkins, The Elements of Physical Chemistry, 3è éd., Chapitre 6.
L’étude des propriétes des solutions est importante dû au grand nombre de processus
chimiques et biologiques qui se déroulent dans des solutions liquides.
SOLUTION = SOLUTÉ + SOLVANT (mélange homogène, une seule phase)
SOLVANT: eau ou liquide organique
SOLUTÉ:
• Solution électrolytique: - soluté est présent sous forme d’ions:
ex. sels, acides, et bases dans l’eau
- interactions entre les ions sont généralement très fortes
- propriétés à voir plus tard dans le cours
• Solution non-électrolytique: - soluté est présent sous forme de molécules neutres
- petites molécules organiques: ex. glucose dans l’eau,
oxygène dans l’eau, EtOH dans l’acétone
- macromolécules: ex. un enzyme dans l’eau
1.1 Mesures de concentration
Comment rendre compte de la composition d’une solution?
Nous exploiterons essentiellement 3 mesures de la concentration:
• concentration molaire: mesure utilisée quand on veut connaître la quantité de
molécules dans un échantillon de volume connu
• molalité et fraction molaire: mesures utilisées pour exprimer les nombres relatifs de
molécules de soluté et de solvant dans un échantillon

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ajouter une quantité d'eau
pour compléter
1,00 L
180 g (1 mole)
de glucose
La concentration molaire ou la molarité d’un soluté J dans une solution est la quantité
de matière de J divisée par le volume qu’il occupe (dans ce cas, le volume de solution
qu’il occupe):
[J] ou cj =
moles de soluté
volume de solution
=
nj
V
; unités: mol L-1 ou mol dm-3 (M)
En pratique, on prépare une solution de concentration
molaire donnée en mesurant la masse appropriée de
soluté dans une fiole jaugée, en dissolvant le soluté dans
un peu de solvant puis en ajoutant la quantité de solvant
nécessaire pour obtenir le volume souhaité.
Par exemple, pour préparer 1,00 L d’une solution de
concentration 1,00 M en glucose (C6H12O6), on dissout
180 g de glucose (1 mole) dans la quantité requise d’eau
pour obtenir 1,00 L de solution (N.B. on ne dissout pas
le soluté dans 1,00 L d’eau).
La quantité de soluté (nb. de moles) dans un volume de
solution donné est calculée à partir:
nj=[J]⋅V
La molalité d’un soluté J dans une solution est la quantité de matière J divisée par la
masse du solvant utilisée pour préparer la solution:
bj=moles de soluté
masse de solvant =nj msolvant
; unités: mol kg-1 (m)
Tandis que la concentration molaire est définie en termes du volume de la solution, la
molalité est définie en termes de masse du solvant utilisé pour préparer la solution. Par
exemple, pour préparer une solution de glucose dans l’eau de molalité 1,0 m, on dissout
180 g de glucose (1 mole) dans 1,0 kg d’eau.
bj∝nb. de molécules de soluté
nb. de molécules de solvant

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Solution 1,0 m de C6H12O6(aq) =
1,0 mol de soluté
1000 g H2O×1 mol / 18,02 g =1 mol de soluté 55,5 mol de H2O
En effet, toute solution aqueuse 1,0 mol kg-1 contient 1 mol de molécules de soluté et 55,5
mol de molécules de H2O, de sorte que dans chaque cas il y a 1 molécule de soluté pour
55.5 molécules de solvant.
En relation étroite avec la molalité d’un soluté est la fraction molaire, qui a déjà été
abordée lors de l’étude de mélanges de gaz. La fraction molaire d’une entité J est la
proportion de particules J présentes par rapport au nombre total de particules dans un
échantillon:
xj=nb. de moles d'une entité J
nb. total de moles d'entités dans l'échantillon =nj n
Exercice: Relation entre fraction molaire et molalité
Quelle est la fraction molaire du saccharose dans une solution de molalité 1,22 mol kg-1
dans le CH3OH?
Solution:
• Prenons un echantillon contenant 1 kg de solvant:
nsaccharose =bsaccharose ⋅mCH3OH
nsaccharose =1.22 mol kg-1 × 1 kg
nsaccharose =1.22 mol
nCH3OH =1000 g
32,04 g mol-1
= 31,2 mol
Donc, notre solution de saccharose 1,22 m contient 1,22 mol de molécules de saccharose
(soluté) et 31,2 mol de CH3OH (solvant).

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• La fraction molaire du saccharose est:
xsaccharose =nsaccharose
nsaccharose +nCH3OH =1.22 mol 1.22 mol + 31.2 mol
∴xsaccharose =0.0376
1.2 Propriétés molaires partielles
Une propriété molaire partielle est la contribution (par mole) apportée par un corps J à
une propriété globale d’un mélange:
XJ=∂X
∂nJ
 T,P,′ n
où X indique une propriété thermodynamique quelconque
n' indique que toutes les autres substances du mélange sont présentes
en quantité constante.
Deux propriétés molaires partielles: - volume molaire partiel
- énergie molaire partielle de Gibbs
1.2.1 Volume molaire partiel
• Le volume molaire partiel est la contribution de chaque constituant au volume total
d’un mélange.
• Le volume molaire partiel, VJ, d’un corps J pour une composition donnée se définit de
la façon suivante:
VJ=∂V
∂nJ
T,P,′ n
• Le volume molaire partiel est défini comme étant la pente de la courbe représentant le
volume total d’un mélange en fonction de la quantité de J ajoutée; P, T et la quantité
des autres constituants (n') restant constantes.

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H2O
1 mol H2O
CH3CH2OH
1 mol H2O
∆V = 18 cm3∆V = 14 cm3
• La valeur de VJ dépend de la composition du mélange. C’est-à-dire, 1 mol d’une
substance occupe un volume caractéristique (à une température donnée) lorsqu’elle est
pure, mais sa contribution au volume total d’un mélange peut être différente car les
molécules ne se rapprochent pas (et n’interagissent pas) de la même façon dans les
corps purs et dans les mélanges.
• Imaginons un très grand
volume d’eau pure. Quand on
ajoute 1 mol de H2O (d=1.00 g
cm-3) supplémentaire, le volume
augmente de 18 cm3.
• Maintenant, imaginons un
très grand volume d’éthanol pur,
le volume n’augmente que de 14
cm3.
Volume du mélange, V
Composition, nJ
∆V
∆nJ
VJ (1)
VJ (2)
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