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La concentration

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Objectif

Sur une bouteille d'eau minérale, on trouve la donnée « calcium : 78 mg/litre ». Que signifie cette grandeur ?

1. Dissolution d'espèces chimiques

Considérons une eau de mer. A juste titre, on peut considérer qu'il s'agit d'une solution aqueuse (car le liquide majoritaire est l'eau) salée où les espèces dissoutes sont des ions (chlorure, sodium...).
Il est facile de reproduire une telle solution homogène en prenant un certain volume d'eau dans lequel on dissout du sel : l'eau est le solvant et le sel, le soluté.

Ainsi, une solution résulte de la dissolution d'un soluté dans un solvant.

On peut compléter l'exemple précédent en constatant qu'un soluté peut être :

solide : une solution aqueuse de glucose résulte de la dissolution du glucose (sucre) dans l'eau (des molécules de glucose sont en solution !) ;
liquide : une solution d'éthanol résulte de la dissolution de molécules d'éthanol (alcool ordinaire) ;
gazeux : une solution aqueuse d'acide chlorhydrique résulte de la dissolution du chlorure d'hydrogène. En solution, on y trouve des ions oxonium H₃O⁺ et chlorure Cl^-.

Remarque : Si un soluté introduit dans un solvant n'est pas totalement dissous, on dira que la solution fabriquée est saturée.

2. Concentration massique

La concentration massique représente la quantité en masse de soluté dissoute dans un solvant pour obtenir un litre de solution.

La concentration massique C_m est le quotient de la masse m dissoute et du volume V utilisé :

[avec C_m en gramme par litre (g·L^-1) ; m en gramme (g) ; V en litre (L)]

Par exemple, dans une eau minérale, l'indication « calcium - 78 mg / litre » signifie que dans un litre d'eau minérale on trouve 78 mg d'ions calcium.

3. Concentration molaire

A partir de la définition de la concentration massique, il est facile de définir la notion de concentration molaire puisque le chimiste manipule plus facilement cette grandeur.
En effet, la masse m de soluté (de masse molaire M) dissoute représente une certaine quantité de matière n suivant la relation suivante : m = n × M.

On peut donc écrire :

soit

En notant C la concentration molaire (en mole par litre, mol·L^-1) apportée en soluté A, on a :

Exemple :
Une solution d'eau salée contient du chlorure de sodium NaCl.
Si sa concentration est 0,1 mol·L^-1, il y a effectivement 0,1 mole de chlorure de sodium dans un litre de cette solution.

L'essentiel

La concentration molaire C apportée en soluté représente la quantité de matière n de soluté dissoute dans un volume solvant V pour obtenir un litre de solution.

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