Chapitre 3 − Concentration d’une solution

1.Concentration d’une espèce dissoute

1.1. Concentration en masse

La concentration en masse τ d’une espèce dissoute est la masse m de cette espèce chimique dissoute dans un litre.

Remarque : la concentration en masse est normalement notée γ, mais parfois notée τ, t, ou C_m.

Concentration en masse (τ) ?|$$τ = \frac{m_{soluté}}{V}$$

1.2. Concentration en quantité de matière

La concentration en quantité de matière C d’une espèce chimique est la quantité de matière n de cette espèce chimique dissoute dans un litre de solution.

Concentration en quantité de matière (C) ?|$$C = \frac{n}{V}$$

1.3. Relation entre C et τ

▶️ Entraînement − Calcul de concentration

1.4. Préparation d’une solution par dilution

Carnet de labo fiche n°21 p 32

Il y a la même masse de soluté dans l’échantillon prélevé dans la solution mère (la plus concentrée) que dans la solution fille, on peut donc écrire :

\[\begin{align*} m_{\mathrm{mère}} &= m_{\mathrm{fille}}\\ τ_{\mathrm{mère}} × V_{\mathrm{mère}} &= τ_{\mathrm{fille}} × V_{\mathrm{fille}}\\ \text{donc, } V_{\mathrm{mère}} &= \frac{τ_{\mathrm{fille}}×V_{\mathrm{fille}}}{τ_{\mathrm{mère}}} \end{align*}\]

Remarque : la solution mère est plus concentrée que la solution fille (\(τ_{\mathrm{mère}} > τ_{\mathrm{fille}}\)), et le volume de solution mère est plus petit que celui de la solution fille (\(V_{\mathrm{mère}} < V_{\mathrm{fille}}\)).

On appelle facteur de dilution le rapport F tel que :

\[ \begin{align*} F &= \frac{C_{\mathrm{mère}}}{C_{\mathrm{fille}}}\\ F &= \frac{V_{\mathrm{fille}}}{V_{\mathrm{mère}}} \end{align*} \]

facteur de dilution ?|$$F = \frac{C_{\mathrm{mère}}}{C_{\mathrm{fille}}}\qquad\qquad F = \frac{V_{\mathrm{fille}}}{V_{\mathrm{mère}}}$$

2. La couleur des objets

Voir TP n°2

Cours p. 324 - 325

Couleurs primaire de la synthèse additive ?|rouge, vert, bleu

Couleurs primaire de la synthèse soustractive ?|cyan, magenta, jaune

Diagramme de la synthèse additive |<svg viewBox="0 0 420 400" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg"><path d="M0 0h420v400H0"/><path fill="red" d="M340 144a130 130 0 0 0-260 0"/><path fill="#0f0" d="M80 144a130 130 0 0 0 130 224.9"/><path fill="#00f" d="M210 368.9A130 130 0 0 0 340 144"/><path fill="#ff0" d="M210 144a130 130 0 0 0-130 0 130 130 0 0 0 65 113.1"/><path fill="#0ff" d="M145 257.1a130 130 0 0 0 65 111.8 130 130 0 0 0 65-111.8"/><path fill="#f0f" d="M275 257.1A130 130 0 0 0 340 144a130 130 0 0 0-130 0"/><path fill="#fff" d="M210 144a130 130 0 0 0-65 113.1 130 130 0 0 0 130 0A130 130 0 0 0 210 144"/><path d="M138.85 93.45v-28.9h12.07q8.9 0 8.9 7.16 0 5.79-5.84 8.2l9.65 13.54h-5.04l-8.22-12.22h-7.42v12.22zm4.1-15.29h4.59q4.18 0 6.11-1.45 1.96-1.44 1.96-4.58 0-2.43-1.59-3.46-1.56-1.06-5.21-1.06h-5.86zm36.93 16.02q-6.11 0-9.84-4.16-3.71-4.16-3.71-11.02 0-6.93 3.73-11.05 3.75-4.13 10.02-4.13 6.25 0 10 4.13 3.75 4.12 3.75 11 0 7.02-3.75 11.12t-10.2 4.1zm.06-3.07q4.55 0 7.02-3.16 2.48-3.19 2.48-9 0-5.7-2.48-8.88-2.47-3.18-6.88-3.18-4.43 0-6.9 3.18-2.45 3.19-2.45 8.93 0 5.66 2.44 8.89 2.46 3.22 6.77 3.22zm18.93-26.56h4.1v18.24q0 3.08.49 4.53.5 1.43 1.91 2.42 1.91 1.37 5.23 1.37 3.91 0 5.47-1.82 1.59-1.83 1.59-6.36V64.55h3.59v18.32q0 3.86-.76 5.86-.76 1.99-2.81 3.47-2.74 1.98-7.3 1.98-6 0-8.76-2.74-2.75-2.73-2.75-8.69zm53.08 15.47v12.65q-5.15 1.5-10.48 1.5-15.14 0-15.14-15.11 0-7.35 3.92-11.29 3.93-3.95 11.21-3.95 5.16 0 10.45 1.31v3.8q-6.13-2.04-10.44-2.04-10.75 0-10.75 12.11 0 5.86 2.95 8.98 2.97 3.13 8.5 3.13 2.26 0 5.7-.72v-7.37h-4.82v-3zm7.39 13.43v-28.9h20.95v3.06h-16.85v9.28h14.92v3.03h-14.92v10.47h17.71v3.06z" aria-label="ROUGE" style="font-size:40px;line-height:1.25;font-family:Go;-inkscape-font-specification:Go"/><path d="m44.43 298.1-11.15-28.91h4.22l9.22 23.73 8.83-23.73h3.5l-10.75 28.9zm18.54 0v-28.91h20.96v3.06H67.07v9.28h14.92v3.03H67.07v10.47h17.72v3.06zm26.19 0v-28.91h12.07q8.9 0 8.9 7.16 0 5.78-5.83 8.2l9.64 13.54h-5.03l-8.23-12.22h-7.42v12.22zm4.1-15.3h4.6q4.17 0 6.1-1.45 1.96-1.44 1.96-4.59 0-2.42-1.58-3.45-1.57-1.06-5.22-1.06h-5.86zm31.72 15.3v-25.85h-9.77v-3.06h23.64v3.06h-9.77v25.84z" aria-label="VERT" style="font-size:40px;line-height:1.25;font-family:Go;-inkscape-font-specification:Go"/><path d="M96.96 174.47v-1.65q1.51.7 2.87.7 1.45 0 1.93-.57.5-.56.5-2.23v-10.43h-2.28v-1.42h4.19v11.78q0 4.4-4.4 4.4-1.52 0-2.81-.58zm9.24-2.11 5.12-13.5h1.9l5.04 13.5h-2.06l-1.4-3.74h-5.42l-1.4 3.74zm3.73-5.16h4.34l-2.16-5.78zm10.07-8.33h1.9v8.51q0 1.44.23 2.12.24.66.9 1.13.9.63 2.44.63 1.82 0 2.55-.84.74-.86.74-2.97v-8.58h1.68v8.55q0 1.8-.36 2.73-.35.93-1.31 1.63-1.28.92-3.4.92-2.8 0-4.1-1.28-1.28-1.28-1.28-4.06zm13.46 13.49v-13.5h1.87l6.96 10.43v-10.42h1.64v13.49h-1.88l-6.95-10.42v10.42zm13.71 0v-13.5h9.78v1.44h-7.86v4.33h6.96v1.41h-6.96v4.89h8.26v1.43z" aria-label="JAUNE" style="font-size:18.6667px;line-height:1.25;font-family:Go;-inkscape-font-specification:Go"/><path d="M196.62 302.64q-2 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0v-28.9h20.95v3.06h-16.85v9.28h14.92v3.03h-14.92v10.46h17.71v3.07zm26.21-28.91h4.1v18.25q0 3.08.49 4.53.5 1.42 1.91 2.42 1.92 1.37 5.24 1.37 3.9 0 5.47-1.82 1.58-1.83 1.58-6.37v-18.37h3.59v18.32q0 3.86-.76 5.85-.76 2-2.81 3.48-2.74 1.97-7.3 1.97-6 0-8.76-2.73-2.75-2.74-2.75-8.7z" aria-label="BLEU" style="font-size:40px;line-height:1.25;font-family:Go;-inkscape-font-specification:Go"/><path d="M245.25 173.7v-13.48h2.65l3.71 10.43 3.81-10.43h2.37v13.49H256v-10.97l-3.68 10.06h-1.85l-3.57-10.1v11zm14.22 0 5.12-13.48h1.9l5.04 13.49h-2.06l-1.4-3.74h-5.42l-1.4 3.74zm3.73-5.15h4.34l-2.16-5.78zm21.35-1.11v5.9q-2.4.7-4.9.7-7.06 0-7.06-7.05 0-3.43 1.84-5.27 1.83-1.84 5.23-1.84 2.4 0 4.87.61v1.77q-2.86-.95-4.87-.95-5.02 0-5.02 5.65 0 2.74 1.38 4.2 1.39 1.45 3.97 1.45 1.05 0 2.66-.33v-3.44h-2.25v-1.4zm3.45 6.26v-13.48h9.78v1.43h-7.87v4.33h6.96v1.41h-6.96v4.89h8.27v1.43zm12.22 0v-13.48h1.87l6.95 10.41v-10.41h1.64v13.49h-1.87l-6.95-10.42v10.42zm16.72 0v-12.05h-4.56v-1.43h11.03v1.43h-4.56v12.06zm6.83 0 5.13-13.48h1.89l5.04 13.49h-2.06l-1.4-3.74h-5.42l-1.4 3.74zm3.73-5.15h4.34l-2.16-5.78z" aria-label="MAGENTA" style="font-size:18.6667px;line-height:1.25;font-family:Go;-inkscape-font-specification:Go"/><path d="M180.2 216v-13.49h4.33q2.66 0 3.75.7 1.1.68 1.1 2.36 0 2.46-2.98 3.4 3.52.97 3.52 3.65 0 1.3-.73 2.19-.59.71-1.43.96-.85.23-2.76.23zm1.92-1.43h1.42q2.7 0 3.52-.39.84-.4.84-1.68 0-1.38-1.08-2.11-1.09-.74-3.14-.74h-1.56zm0-6.13h1.63q3.67 0 3.67-2.56 0-1.13-.73-1.54-.73-.4-2.8-.4h-1.77zm10.54 7.56v-13.49h1.91v12.06h6.62V216zm9.05 0 5.12-13.49h1.9l5.04 13.5h-2.06l-1.4-3.74h-5.42l-1.4 3.73zm3.73-5.16h4.34l-2.16-5.78zM215.5 216v-13.49h1.86l6.95 10.42v-10.42h1.64v13.5h-1.87l-6.95-10.43V216zm24.3-.69q-2 1.03-4.47 1.03-3.33 0-5.07-1.8-1.73-1.8-1.73-5.27 0-3.45 1.76-5.27 1.77-1.82 5.12-1.82 1.94 0 4.36.59v1.8q-2.79-.96-4.43-.96-2.32 0-3.54 1.45-1.22 1.45-1.22 4.23 0 2.65 1.3 4.1 1.3 1.46 3.68 1.46 2.03 0 4.23-1.18z" aria-label="BLANC" 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interaction lumière objet

Quand un objet reçoit de la lumière, plusieurs phénomènes peuvent avoir lieu :

• La transmission pour les objets transparents : la lumière traverse l’objet sans changer de direction.
• La diffusion : la lumière est renvoyée par la surface de l’objet dans toutes les directions.
• L’absorption : la lumière est transformée en une autre forme d’énergie (énergie thermique).

Remarque : La plupart des objets opaques diffusent une partie de la lumière reçue et absorbent le reste.

Un filtre rouge ne transmet que la lumière rouge et absorbe les autres radiations.
un objet jaune absorbe la couleur complémentaire du jaune (le bleu) et diffuse les autres radiations.

Compléter carnet de labo p. 105

▶️ Entraînement déterminer la couleur perçue d’un objet

3. Dosage spectrophotométrique par étalonnage

L’absorbance A d’une solution est une grandeur sans unité liée à la proportion de lumière absorbée par la solution pour une longueur d’onde λ donnée.

Dans le cas d’une solution limpide et diluée, l’absorbance est proportionnelle à la concentration C de l’espèce qui absorbe la lumière selon la loi de Beer-Lambert :

loi de Beer-Lambert + conditions|Pour une solution limpide et diluée, à une longueur λ donnée, on a \(A = ε × \ell × C\)

Le spectrophotomètre permet d’obtenir le graphe de l’absorbance de la solution en fonction de la longueur d’onde. On l’appelle le spectre d’absorption.

p. 36 du carnet de labo

Si la solution n’absorbe que dans un seul domaine de longueurs d’onde du visible, sa couleur est la couleur complémentaire de celle des radiations absorbées.

▶️ Entraînement − déterminer la couleur de la solution

Dosage par étalonnage : voir cours p. 18, 19 du manuel

▶️ Entraînement − dosage par étalonnage