FICHE A conserver Du microscopique au macroscopique

NOM : Prénom : 2^nd B

TP N°11 : PREPARATION DE SOLUTIONS AQUEUSES

Prérequis : (classe de 5^e)

Ø L’eau est un solvant (Distinction entre mélange homogène/corps pur ; concentration en g/L ; mesures de volumes ; utilisation de la verrerie).

Ø Réaliser une dissolution. Mesurer des volumes avec une éprouvette graduée.

Objectifs :

Ø Savoir qu’une solution peut contenir des molécules ou des ions.

Ø Connaître la concentration molaire d’une espèce moléculaire dissoute et savoir l’utiliser.

Ø Réaliser la dissolution d’une espèce moléculaire. Réaliser la dilution d’une solution

Ø Etre capable de prélever une masse ou un volume correspondant à une quantité de matière donnée en réalisant les bons gestes en chimie

I. Les solutions

Questions : Qu’est-ce qu’une solution ? Comment la prépare-t-on ?

1. Solvant et soluté

Exemples de la vie quotidienne ou déjà vu en TP :

Ex.	Dissoudre	On obtient	Le soluté est	Le solvant est
1	du sucre ou saccharose dans du café	une solution de saccharose dans le café	Le solide saccharose	le café (majorité d’eau)
2	du diiode dans du cyclohexane	une solution de diiode dans le cyclohexane	Le gaz diiode	le cyclohexane
3	du sulfate de cuivre solide dans de l’eau	une solution aqueuse de sulfate de cuivre (dans l’eau )	Le solide sulfate de cuivre	l’eau

Conclusion :

Une solution est obtenue par dissolution d’une espèce chimique dans un solvant.
L’espèce chimique dissoute s’appelle le soluté.

Remarques :

- Le solvant est le constituant majoritaire, le soluté est le constituant minoritaire.

- Si le solvant est l’eau, on parle de solution aqueuse.

- L’espèce chimique à dissoudre peut être solide, liquide ou gazeuse.

2. espèces dissoutes dans une solution

Dans l’exemple 1, le saccharose est un composé moléculaire (C₁₂H₂₂O₁₁).

Dans l’exemple 2, le diiode est un composé moléculaire (I₂).

Dans l’exemple 3, le sulfate de cuivre est un composé ionique (Cu²⁺, SO₄^2- en solution).

Une solution peut contenir des molécules ou des ions.

II. Concentration molaire en solution

1. Notion de concentration

Plus la quantité de soluté est grande et le volume de solvant est petit, plus la concentration est élevée.

2. Définition

On appelle concentration molaire C d’une solution le rapport de la quantité de matière n de soluté dans la solution par le volume V de la solution. où C en mol.L^-1 ; n en mol ; V en L.

3. Dissolution d’une espèce moléculaire : Préparation d’une solution de glucose

On désire préparer V=100 mL d’une solution aqueuse de glucose (de formule C₆H₁₂O₆) de concentration
C=0,100 mol.L^-1. (Données : Masses molaires « atomiques » : M(C)=12,0g.mol^-1 ; M(H)=1,0g.mol^-1 ; M(O)=16,0g.mol^-1)

1. Déterminer la masse molaire moléculaire du glucose.
2. Quelle masse m de saccharose faut-il dissoudre ?
3. Comment procéder ?

a)

I

A l’aide du matériel disponible sur votre paillasse et en vous aidant des pages 358 et 359, élaborez un protocole expérimental pour préparer au laboratoire la solution désirée puis le faire vérifier

b) A partir du protocole élaboré, préparer la solution à l’aide de la verrerie disponible.

c) Schématiser la verrerie utilisée.

4. Dilution d’une solution

a) Que se passe-t-il lors d’une dilution ? (cf. fiche)

On dilue une solution aqueuse en ajoutant de l’eau à un volume donné de cette solution initiale qui est appelée solution mère, la solution obtenue après dilution est la solution fille.

Ex : On prélève un certain volume de sirop de menthe, on ajoute de l’eau : la quantité de sirop reste la même, la concentration diminue.

La quantité de matière de soluté n reste constante, mais la concentration molaire C de la solution obtenue diminue.

On appelle C₀ et V₀ la concentration molaire et le volume de la solution mère.

On prélève une quantité de matière : n₀ = C₀´V₀

On appelle C et V la concentration molaire et le volume de la solution fille.

La quantité de matière présente dans la solution diluée est : n = C´V

Dans une opération de dilution, la quantité de matière ne change pas, on peut donc écrire que :

n₀ = n d’où C₀´V₀ = C´V

On appelle le facteur de dilution F le rapport : F = V/V₀ = C₀/C >1

b) Dilution d’une solution

A partir d’une solution aqueuse A de diiode appelée solution mère, de concentration C_A=0,005mol.L^-1, nous allons calculer une série de solutions de concentrations différentes mais n’en réaliser qu’une seule par dilution.

On désire préparer V’=50mL d’une solution aqueuse de diiode de concentration C’ notée dans le tableau ci-dessous qu’il faut compléter. (Réaliser uniquement la dilution indiquée par le professeur).

Numéro de la solution	1	2	3	4	5	6
Volume VA de la solution A versé (mL)	2	4	6	8	10	12
Volume final V’ après addition d’eau (mL)	50	50	50	50	50	50
Concentration molaire C’ (mol.L^-1)	2.10^-4	4.10^-4	6.10^-4	8.10^-4	10.10^-4	12.10^-4
Facteur de dilution F= CA/C’	25	12,5	8,33	6,25	5	4,16

a)

I

Prélever le volume V_A à l'aide de la verrerie appropriée et le verser dans la fiole jaugée.

b) Compléter à 50 mL avec de l’eau distillée.

c) Faire vérifier la solution obtenue. La solution obtenue est appelée solution fille.

d) Schématiser la verrerie utilisée.

c) Réalisation d’une échelle de teinte

A l’aide des solutions de concentrations différentes préparées, on réalise une « échelle de teinte ».

a) Une fois les différentes solutions préparées, qu’observez-vous ?

b) Comment varie la teinte des solutions avec leur concentration ?

c) On dispose d’une solution aqueuse de diiode de concentration inconnue. L’échelle de teinte obtenue à la manipulation précédente va nous permettre d’en donner un ordre de grandeur. Donnez un encadrement de la valeur de la concentration de la solution inconnue.