Formules fondamentales de concentration et quantité de matière

Ce chapitre présente les formules essentielles pour calculer la concentration massique, la concentration molaire, la quantité de matière et le volume molaire. Ces concepts sont fondamentaux pour comprendre la composition des solutions chimiques.

Définition: Une solution est un mélange homogène composé d'un solvant et d'un ou plusieurs solutés.

Vocabulaire: Le solvant est la substance qui permet de dissoudre ou diluer un soluté sans provoquer de modification chimique.

La concentration massique se calcule avec la formule : c (g/L) = m (g) / V (L)

La concentration molaire se calcule de deux façons : C (mol/L) = n (mol) / V (L) ou C (mol/L) = m (g) / (M (g/mol) × V (L))

Exemple: Pour calculer la masse molaire de H₂O : M(H₂O) = 2 × M(H) + M(O) = 2 × 1,0 + 16,0 = 18,0 g/mol

La quantité de matière se calcule avec : n (mol) = m (g) / M (g/mol)

Le volume molaire est noté Vm et s'exprime en L/mol.

Highlight: Pour trouver la masse molaire d'une molécule, il faut additionner les masses molaires de tous ses atomes constituants.

Dissolution des solides ioniques et calcul des concentrations

Cette section traite de la dissolution des solides ioniques dans l'eau et du calcul des concentrations des ions résultants. Elle utilise l'exemple du sulfate de cuivre (CuSO₄) pour illustrer ces concepts.

L'équation de dissolution d'un solide ionique M₂Xp dans l'eau s'écrit : M₂Xp (s) → 2 M^p+ (aq) + p X^n- (aq)

Exemple: Pour CuSO₄ : CuSO₄ (s) → Cu²⁺ (aq) + SO₄²⁻ (aq)

Pour calculer la concentration molaire de Cu²⁺, notée [Cu²⁺], on utilise la formule : [Cu²⁺] = n(Cu²⁺) / V(solution)

Exemple: Si n = 2,0 mol et V(solution) = 200 mL, alors : [Cu²⁺] = 2,0 mol / (200 × 10⁻³ L) = 10 mol/L

Pour un composé comme Cu(OH)₂, qui se dissocie en Cu²⁺ et 2 OH⁻, on a : [Cu²⁺] = n / V [OH⁻] = 2n / V

Highlight: Dans les calculs de concentration, il est crucial de faire attention aux coefficients stœchiométriques de l'équation de dissolution.

Ces formules et exemples permettent de calculer la concentration d'une solution et de comprendre la concentration molaire et massique des espèces en solution.