Fiche de révision

Le soluté moléculaire et ionique

Contenu

A La dissolution d'un soluté ionique

La formule d'un solide ionique comporte le nombre minimal de cations (chargés positivement) et d'anions (chargés négativement) permettant la neutralité électrique. Elle commence­ toujours par la formule du cation.

Exemple

Le carbonate de calcium CaCO3, est constitué d'ions calcium Ca2+ et d'ions carbonate CO32. Il y a deux charges positives et deux charges négatives, ainsi l'ensemble est neutre électriquement.

Tableau de 13 lignes, 4 colonnes ;Corps du tableau de 13 lignes ;Ligne 1 : Cations; Anions; Ligne 2 : Formule; Nom; Formule; Nom; Ligne 3 : H3O+; Ion oxonium; HO–; Ion hydroxyde; Ligne 4 : Na+; Ion sodium; F–; Ion fluorure; Ligne 5 : K+; Ion potassium; Cl–; Ion chlorure; Ligne 6 : Ag+; Ion argent; Br–; Ion bromure; Ligne 7 : Ca2+; Ion calcium; I–; Ion iodure; Ligne 8 : Mg2+; Ion magnésium; NO3−; Ion nitrate; Ligne 9 : Fe2+; Ion fer II; SO42−; Ion sulfate; Ligne 10 : Fe3+; Ion fer III; HCO3−; Ion hydrogénocarbonate; Ligne 11 : Cu2+; Ion cuivre II; CO32−; Ion carbonate; Ligne 12 : Zn2+; Ion zinc; PO43−; Ion phosphate; Ligne 13 : Al3+; Ion aluminium; MnO4−; Ion permanganate;

Exemple

Déterminer la formule chimique de l'iodure de magnésium.

Ce solide comporte l'ion magnésium Mg2+ et l'ion iodure I– : or l'ensemble doit être neutre, il faut donc deux ions iodure I par ion magnésium Mg2+ soit Mg2+ + 2 I. La formule du solide ionique est donc MgI2(s). L'écriture Mg2+ + 2 I est la formule des ions en solution si on précise l'état aqueux des ions.

L'équation de dissolution d'un soluté ionique s'écrit : formule du soluté ions hydratés.

Exemple

Déterminer l'équation de dissolution du sulfate de sodium.

Ce solide comporte l'ion sodium Na+ et l'ion sulfate SO42 : l'ensemble doit être neutre, il faut donc deux ions sodium Na+ par ion sulfate SO42soit 2 Na+ + SO42.La formule du solide ionique est donc Na2SO4 (s).

L'équation de dissolution s'écrit : Na2SO4(s) → 2 Na+(aq) + SO42(aq).

B Les concentrations : rappels

La concentration massique Cm d'une espèce chimique en solution est la masse de l'espèce chimique par litre de solution. C'est le rapport de la masse de l'espèce chimique par le volume de solution. Elle s'exprime en gramme par litre g.L–1.

Tableau de 1 lignes, 2 colonnes ;Corps du tableau de 1 lignes ;Ligne 1 : Cm = mV; m : masse de l'espèce chimique en gramme (g)V : volume de la solution en litre (L)Cm : concentration massique de l'espèce en solution en gramme par litre (g.L–1);

La concentration molaire C d'une espèce chimique en solution est la quantité de matière de l'espèce chimique contenue par litre de solution. C'est le rapport de la quantité de matière de l'espèce chimique par le volume de solution. Elle s'exprime en mole par litre mol.L–1.

Tableau de 1 lignes, 2 colonnes ;Corps du tableau de 1 lignes ;Ligne 1 : C = nV; n : quantité de matière de l'espèce chimique en mole (mol)V : volume de la solution en litre (L)C : concentration molaire de l'espèce en solution en mole par litre (mol.L–1);

Remarque

La concentration massique est liée à la concentration molaire : Cm = C × M, où M est la masse molaire de l'espèce chimique dissoute.

C Les protocoles de dissolution et de dilution

On souhaite préparer un volume V d'une solution de soluté de concentration C par dissolution.

Il faut d'abord déterminer la masse ou le volume de soluté à prélever. On calcule d'abord la quantité de matière de soluté n = C × V.

Si le soluté est solide, on détermine la masse m = n × M(soluté). Si le soluté est liquide, on détermine le volume de soluté à prélever V = m/ρsoluté ou on pèse le soluté liquide.

Pour préparer une solution aqueuse de concentration massique précise par dissolution, il faut utiliser une balance et de la verrerie jaugée. Le mode opératoire est le suivant :

peser la masse m sur un verre de montre taré (ou prélever le volume précis de soluté liquide éventuellement) ;

introduire cette masse, en utilisant un entonnoir, dans une fiole jaugée (ayant le volume approprié) propre et remplie à moitié avec de l'eau distillée ou déminéralisée ;

rincer le verre de montre et l'entonnoir, mettez les eaux de rinçage dans la fiole jaugée ;

dissoudre totalement le solide ;

compléter la fiole jaugée jusqu'au trait de jauge avec de l'eau déminéralisée. Homogénéiser.

APPLICATION

Déterminer la masse puis le volume d'éthanol à prélever pour obtenir un volume V = 300 ml d'une solution aqueuse d'éthanol de concentration C = 0,586 mol.L–1.

Données : la masse volumique de l'éthanol est ρ = 0,789 g.mL–1 et sa masse molaire M(C2H6O) = 46,0 g.mol–1.

On calcule la quantité de matière d'éthanol n = C × V = 0,586 × 0,300 = 0,176 mol et on trouve la masse à peser m = n × M(C2H6O) = 0,176 × 46,0 = 8,07 g.

On détermine le volume d'éthanol à prélever V = m/ρ éthanol = 8,07/0,789 = 10,2 ml.

L'équation de dissolution s'écrit : C2H6O (liq) → C2H6O(aq).

Il est possible d'obtenir une solution aqueuse d'une espèce chimique de concentration donnée à partir d'une solution contenant la même espèce mais ayant une concentration plus importante : on opère alors une dilution.

La solution la plus concentrée s'appelle la solution mère et la solution diluée est la solution fille.

Le volume de solution mère à prélever est obtenu avec la relation Cfille × Vfille = Cmère × Vmère.

Cfille est la concentration de la solution diluée.

Cmère est la concentration de la solution mère.

Vfille est le volume final de la solution diluée.

Vmère est le volume à prélever de la solution mère.

Le rapport Cmère/Cfille ou Vfille/Vmère s'appelle « facteur de dilution ». Il indique que la solution a été diluée x fois.

Pour préparer une solution aqueuse de concentration précise par dilution, il faut utiliser de la verrerie jaugée. Le mode opératoire est le suivant :

rincer la pipette jaugée avec la solution mère ;

prélever le volume de solution mère nécessaire avec la pipette jaugée munie d'une propipette ;

introduire le volume de solution mère dans une fiole jaugée (ayant le volume approprié) propre et remplie à moitié avec de l'eau distillée ou déminéralisée ;

compléter la fiole jaugée jusqu'au trait de jauge avec de l'eau déminéralisée ;

homogénéiser.

APPLICATION

Déterminer le volume de solution aqueuse d'éthanol à prélever pour obtenir un volume V = 100 ml d'une solution aqueuse d'éthanol de concentration C = 0,0586 mol.L–1 à partir de la solution mère précédente.

1re méthode : facteur de dilution

On détermine le facteur de dilution Cmère/Cfille = 0,586/0,0586 = 10. La solution fille est donc dix fois plus diluée que la solution mère.

Il faut donc prélever un volume de solution mère égal à un dixième du volume de solution fille souhaité soit 10 ml.

2de méthode : formule de dilution

On utilise la formule Cfille × Vfille = Cmère × Vmère soit Vmère = Cfille × Vfille/Cmère = 0,586 × 100/0,0586 = 10,0 ml. On trouve le même résultat.

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