III. Concentrations molaires dans une solution
Mme GRISARD
CHAPITRE : . . . . .
Classe :
Chimie A : la mesure en chimie
Solutions électrolytiques
samedi 27 mai 2017
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Objectifs :
Nous allons expliquer à l’aide d’un modèle microscopique ce qui fait que l’eau est un bon solvant.
I. L’eau : un solvant polaire
a) Electronégativité des éléments
Définition : Les atomes qui ont tendance à capter facilement des électrons sont électronégatifs. Ils
se situent en haut et à droite de la classification périodique des éléments, sauf la
colonne des gaz nobles.
Au contraire, les atomes situés à gauche et en bas de la classification des éléments
chimiques sont peu électronégatifs : ils ont tendance à perdre facilement des électrons.
La conséquence peut être la formation d’ions, ou la formation de molécules polarisées.
b) La molécule de chlorure d’hydrogène
Dans la molécule de chlorure d’hydrogène, l’atome de chlore est plus électronégatif que l’atome
d’hydrogène. Le nuage électronique se déplace légèrement vers le chlore.
Le chlore se trouve avec un léger excès de charges négatives -, tandis que l’hydrogène a un léger
défaut de charges négatives, il a donc une charge +.
On dit que la molécule est polarisée : elle possède un dipôle permanent +-.
c) La molécules d’eau
Dans la molécule d’eau, l’atome d’oxygène est fortement
électronégatif, alors que l’atome d’hydrogène est très peu
électronégatif. La molécule étant coudée, il existe aussi un dipôle
permanent.-+2-.
Baton de verre ou de plastique + fourrure ou sac plastique
Nous allons montrer que ces propriétés font de l’eau un bon solvant pour certains composés.
Définition : Un solvant est une espèce chimique (en général liquide) capable de dissoudre d’autres
espèces chimique.
Définition : Un soluté est une espèce chimique capable de se dissoudre dans un solvant.
Devoirs : Ex5 p.35 (corr : molécule d’eau), 6 p.35 (corr : molécule CO2), Ex16 p.36 (corr :
polarité molécule)
II. Obtention d’une solution électrolytique
Définition : Une solution électrolytique est une solution contenant des ions dissous. La charge
électrique des ions et leur mobilité dans la solution permettent à cette solution de
conduire le courant électrique.
Remarque : Une solution électrolytique contient au total autant de charges positives que négatives.
MP : eau salée, pile lampe, eau pure dans bécher.
a) Dissolution d’un solide ionique, d’un liquide ou d’un gaz
MP : modèle cristallin de NaCl
Définition : Un solide ionique est constitué de cations et d’anions régulièrement empilés. Sa
charge globale est nulle.
Remarque : Dans un solide ionique, l’attraction entre un ion et ses plus proches voisins est assurée
par l’interaction Coulombienne (interaction électrique).
O
H
H
105°
96 pm
-2
+
+
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Si on dissout un solide ionique dans l’eau, les ions interagissent avec les dipôles des molécules
d’eau. Ils se séparent les uns des autres. On traduit cela par une équation de dissolution.
Exemple : Dissolution du sel dans l’eau : Les ions Na+
et Cl- présents dans un cristal de sel solide se séparent
les uns des autres au contact des molécules d’eau.
NaCl Na+ + Cl-
Remarque : Dans une molécule, les atomes sont associés
entre eux par des liaisons covalentes.
Les interactions entre les molécules polaires provoquent la
rupture des liaisons de covalence.
Exemple : HCl H+ + Cl-
b) Solvatation des ions
Par interaction électrique, les molécules de solvant entourent les ions du soluté : Ce
phénomène s’appelle la solvatation.
Ecriture des ions solvatés :
NaCl Na+aq + Cl-aq
Remarque : Cas particulier du proton H+ (ou ion hydrogène) : il se lie à une molécule d’eau, pour
former l’ion oxonium H3O+, lui même entouré de molécules d’eau.
Exemple :
HCl H+aq + Cl-aq que l’on peut aussi écrire HCl + H2O H3O+aq + Cl-aq
Devoirs : Ex1 à 4 p.35 (corr : solides ioniques), Ex.10 p.35 (formule de composés
ioniques), Ex.19 p.35 (solvatation de composés ioniques)
III. Concentrations molaires dans une solution
a) Concentration molaire de soluté apporté
Une solution aqueuse est un mélange de un ou plusieurs solutés dans l’eau. On ne peut donc pas appliquer les
techniques du chapitre précédent. C’est pourquoi, un flacon contenant une solution doit toujours indiquer sa
concentration en soluté.
Définition : La concentration molaire d’un soluté apporté dans un solvant, notée c, est la quantité
de soluté que l’on a dissoute par litre de solution obtenue. c = nsoluté / V.
Exercice : Quelle masse de chlorure de calcium CaCl2 faut-il dissoudre dans une fiole jaugée
de 250 mL pour obtenir une solution de concentration molaire apportée 0,12 mol.L-1 ?
MCaCl2 = 40,1+235,5 = 111,1 g.mol-1. m = nM =CVM = 3,3 g
Cl-
O-2
H+
H+
Na+
O-2
H+
H+
Cl-
O-2
H+
H+
O-2
H+
H+
O-2
H+
H+
Na+
O-2
H+
H+
O-2
H+
H+
O-2
H+
H+
Cl-
O-2
H+
H+
H+
O-2
H+
H+
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Remarque : Si on prélève un volume V précis de solution aqueuse, on peut en déduire la quantité
de matière de soluté prélevé, grâce à la formule :
Vcn
b) Concentration molaire effective des ions
Définition : La concentration molaire effective d’un ion X en solution, notée [X], est la quantité
d’ion effectivement présents par litre de solution. [X] = nion / V.
Exercice : Écrire l’équation de dissolution du chlorure de calcium dans l’eau. Quelle quantité
d’ions chlorure contient la solution précédente ? En déduire la concentration molaire apportée
en ions chlorure.
nCl = 2ncacl2 = 2CV = 0,060 mol.
[Cl-] = 0,060 / 0,250 = 0,24 mol.L-1.
Conclusion : Ne pas confondre concentration molaire apportée d’un soluté et concentration
molaire effective d’un ion.
Devoirs : Ex. 24 p.37 (n = m/M et c = n/V), ex.26 p.37 (m = M×n et n = c×V)
Devoirs : Ex.30 p.37 (acide chlorhydrique commercial)
Remarque : Parfois, le flacon indique le pourcentage massique de soluté et la densité. Dans ce cas un calcul est
nécessaire pour trouver la concentration molaire.
AE - Exercice : Exemple : Quelle quantité d’hydroxyde de sodium est présente dans 250 mL
de solution de soude à 30 % en masse, de densité 1,33 ?
Corrigé :
La masse d’hydroxyde de sodium dans 250 mL de cette solution est
V30m
%
, avec = 1,33 kg.L-1 et
V = 0,250 L.
La quantité de matière est donc :
M
m
n
, soit
MV30
n
%
. A.N. :
mol1052
040 250033130
n3
,
,,,%
.
Devoirs : Ex. 18 p21 ; 22 p22 ; Synthèse 26 p22.
AE : fiche d’activités sur les mises en solution
AP : expérience de la fiche d’activités : expérience du jet d’eau
Quantité de
soluté (en mol)
Concentration molaire
volumique en mol.L-1
Volume en L.
1
/
3
100%
