Introduction à la chimie

Termes

• molaritéConcentration d’une substance en solution, exprimée en nombre de moles de soluté par litre de solution.
• Unité SIForme moderne du système métrique largement utilisée dans les sciences (abréviation SI du français : Système International d’Unités).
• dilutionLe processus par lequel une solution est rendue moins concentrée par l’ajout de plus de solvant.
• concentrationLa quantité relative de soluté dans une solution.

En chimie, la concentration d’une solution est souvent mesurée en molarité (M), qui est le nombre de moles de soluté par litre de solution. Cette concentration molaire (ci) est calculée en divisant les moles de soluté (ni ) par le volume total (V) de la :

c_i=\frac{n_i}{V}

L’unité SI de la concentration molaire est le mol/m3. Cependant, mol/L est une unité plus courante pour la molarité. Une solution qui contient 1 mole de soluté pour 1 litre de solution (1 mol/L) est appelée  » un Molaire  » ou 1 M. L’unité mol/L peut être convertie en mol/m3 à l’aide de l’équation suivante :

1 mol/L = 1 mol/dm3 = 1 mol dm-3 = 1 M = 1000 mol/m3

Calcul de la molarité

Pour calculer la molarité d’une solution, le nombre de moles de soluté doit être divisé par le nombre total de litres de solution produits. Si la quantité de soluté est donnée en grammes, nous devons d’abord calculer le nombre de moles de soluté en utilisant la masse molaire du soluté, puis calculer la molarité en utilisant le nombre de moles et le volume total.

Calcul de la molarité étant donné les moles et le volume

Si l’on trouve 10,0 grammes de NaCl (le soluté) dissous dans l’eau (le solvant) pour produire 2,0 L de solution, quelle est la molarité de cette solution ?

D’abord, nous devons convertir la masse de NaCl en grammes en moles. Pour ce faire, nous divisons par la masse moléculaire du NaCl (58,4 g/mole).

10,0 \text{ grammes de NaCl}. \times \frac{\text{1 mole}}{58,4 \text {g/mole}} = 0,17 \text{ moles de NaCl}

Puis, on divise le nombre de moles par le volume total de la solution pour obtenir la concentration.

c_i=\frac{n_i}{V}

c_i=\frac{0,17 \text{moles de NaCl}}{2 \text{ litres de solution}}

c_i = 0.1 \text{ M}

La solution de NaCl est une solution 0,1 M.

Calcul des moles étant donné la molarité

Pour calculer le nombre de moles dans une solution étant donné la molarité, on multiplie la molarité par le volume total de la solution en litres.

Combien de moles de chlorure de potassium (KCl) y a-t-il dans 4,0 L d’une solution à 0,65 M ?

c_{i}=\frac{n_{i}}{V}

0.65 \text{ M} = \frac{n_i}{4,0 \text{ L}}

n_i = (0,65 \text{ M})(4,0 \text{ L}) = 2,6 \text{ moles de KCl}

Il y a 2.6 moles de KCl dans une solution 0,65 M qui occupe 4,0 L.

Calcul du volume compte tenu de la molarité et des moles

On peut aussi calculer le volume nécessaire pour satisfaire une masse spécifique en grammes compte tenu de la molarité de la solution. Ceci est utile avec des solutés particuliers qui ne peuvent pas être facilement massés avec une balance. Par exemple, le diborane (B2H6) est un réactif utile dans la synthèse organique, mais il est également très toxique et inflammable. Le diborane est plus sûr à utiliser et à transporter s’il est dissous dans du tétrahydrofurane (THF).

Combien de millilitres d’une solution 3,0 M de BH3-THF sont nécessaires pour recevoir 4,0 g de BH3 ?

D’abord, nous devons convertir les grammes de BH3 en moles en divisant la masse par le poids moléculaire.

\frac{4.0 \text{ g }BH_3 }{13,84 \text{g/mole }BH_3} = 0,29 \text{ moles }BH_3

Une fois que nous savons que nous devons atteindre 0,29 moles de BH3, nous pouvons utiliser ceci et la molarité donnée (3.0 M) pour calculer le volume nécessaire pour atteindre 4,0 g.

c_{i}=\frac{n_{i}}{V}

3,0 \text{ M} = \frac{0,29 \text{moles BH}_3} {V}

V = 0,1 L

Maintenant que nous savons qu’il y a 4,0 g de BH3 présents dans 0,1 L, nous savons que nous avons besoin de 100 mL de solution pour obtenir 4,0 g de BH3.

Dilution

La dilution est le processus de réduction de la concentration d’un soluté dans une solution, généralement en ajoutant plus de solvant. Cette relation est représentée par l’équation c1V1 = c2V2 , où c1 et c2 sont les concentrations initiales et finales, et V1 et V2 sont les volumes initial et final de la solution.

Exemple 1

Un scientifique dispose d’une solution d’acide chlorhydrique (HCl) 5,0 M et sa nouvelle expérience nécessite 150,0 mL de HCl 2,0 M. Quelle quantité d’eau et quelle quantité de HCl 5,0 M le scientifique doit-il utiliser pour fabriquer 150,0 mL de HCl 2,0 M ?

c1V1 = c2V2

c1 et V1 sont la concentration et le volume de la solution de départ, qui est le HCl 5,0 M. c2 et V2 sont la concentration et le volume de la solution souhaitée, soit 150,0 mL de la solution de HCl 2,0 M. Le volume n’a pas encore besoin d’être converti en litres car les deux côtés de l’équation utilisent des mL. Par conséquent :

(5,0 \text{ M HCl})(V_1) = (2,0 \text{ M HCl})(150,0 \text{ mL})

V1 = 60,0 mL de 5,0 M HCl

Si 60,0 mL de 5.0 M HCl est utilisé pour faire la solution désirée, la quantité d’eau nécessaire pour diluer correctement la solution à la molarité et au volume corrects peut être calculée :

150.0 mL – 60,0 mL = 90,0 mL

Pour que le scientifique puisse fabriquer 150,0 mL de HCl 2,0 M, il lui faudra 60,0 mL de HCl 5,0 M et 90,0 mL d’eau.

Exemple 2

On a ajouté de l’eau à 25 mL d’une solution mère de HBr 5,0 M jusqu’à ce que le volume total de la solution soit de 2,5 L. Quelle est la molarité de la nouvelle solution ?

On nous donne les éléments suivants : c1= 5,o M, V1= 0,025 L, V2= 2.50 L. On nous demande de trouver c2, qui est la molarité de la solution diluée.

(5,0 M)(0,025 L) = c2 (2,50 L)

c_2 = \frac{(5,0 M)(0,025 L) }{2,50 L} =0,05 M

Notez que toutes les unités de volume ont été converties en litres. Nous calculons que nous aurons une solution 0,05 M, ce qui est conforme à nos attentes compte tenu du fait que nous avons dilué 25 mL d’une solution concentrée à 2500 mL.

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