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Chapitre 4 – Solutions aqueuses et concentration

Thème 1 : Constitution et transformations de la matière | Physique-Chimie | Seconde générale et technologique

Dernière mise à jour : 22 juin 2026, 17:00

Objectifs du chapitre :

Situation d'introduction

Un sérum physiologique contient « 9 g de sel par litre » ; un sirop est trop concentré et doit être dilué avant d'être bu. Dans un laboratoire, on prépare des solutions de concentration précise pour réaliser des analyses. Comment quantifier la quantité de soluté dissous, et comment préparer une solution à la concentration voulue ?

1. Vocabulaire des solutions

Définition Une solution s'obtient en dissolvant un soluté (l'espèce dissoute) dans un solvant (l'espèce majoritaire). Si le solvant est l'eau, la solution est aqueuse.
soluté + solvant agitation solution homogène
Propriété — conservation de la masse Lors d'une dissolution, le soluté ne disparaît pas : il se disperse dans le solvant. La masse de la solution est égale à la somme des masses du soluté et du solvant. La solution obtenue est homogène.
Méthode — préparer une solution par dissolution
  1. Calculer la masse de soluté à peser : \(m=C_m\times V\) (ou \(m=n\times M\) à partir de la concentration en quantité de matière).
  2. Peser cette masse à la balance, l'introduire dans une fiole jaugée de volume \(V\).
  3. Ajouter du solvant, agiter pour dissoudre, puis compléter jusqu'au trait de jauge et homogénéiser.
Mini-exercice 1. On dissout 5 g de sel dans de l'eau ; la masse d'eau utilisée est de 95 g. Quelle est la masse de la solution obtenue ?

La masse se conserve : \(m_{solution}=5+95=100\) g.

2. Concentration en masse

Définition La concentration en masse du soluté est \( C_m=\dfrac{m_{soluté}}{V_{solution}} \) (en g/L).
Méthode — calculer une concentration en masse
  1. Repérer la masse de soluté \(m\) (en g) et le volume de solution \(V\).
  2. Convertir le volume en litres si besoin (\(1\) L \(=1000\) mL).
  3. Appliquer \(C_m=\dfrac{m}{V}\) ; on en déduit aussi \(m=C_m\times V\).
Exemple. 20 g de sel dans 0,50 L : \(C_m=\dfrac{20}{0{,}50}=40\) g/L. Le sérum physiologique (9 g/L) est donc bien moins concentré.
Mini-exercice 2. Concentration en masse d'une solution contenant 6 g de glucose dans 0,30 L ?

\(C_m=\dfrac{6}{0{,}30}=20\) g/L.

3. Concentration en quantité de matière

Définition La concentration en quantité de matière est \( C=\dfrac{n_{soluté}}{V_{solution}} \) (en mol/L). Elle se relie à la concentration en masse par \( C=\dfrac{C_m}{M} \).
Méthode — passer de \(C_m\) à \(C\)
  1. Calculer la masse molaire \(M\) du soluté (somme des masses molaires atomiques).
  2. Appliquer \(C=\dfrac{C_m}{M}\) (résultat en mol/L).
  3. Inversement, on retrouve la concentration en masse par \(C_m=C\times M\).
Exemple. Pour \(C_m=40\) g/L de sel (\(M=58{,}5\) g/mol) : \(C=\dfrac{40}{58{,}5}\approx0{,}68\) mol/L.
Mini-exercice 3. Une solution de glucose (\(M=180\) g/mol) a \(C_m=18\) g/L. Calcule \(C\).

\(C=\dfrac{18}{180}=0{,}10\) mol/L.

4. La dilution

Propriété Diluer, c'est ajouter du solvant à une solution mère : la quantité de soluté se conserve. D'où :
\( C_{mère}\times V_{prélevé}=C_{fille}\times V_{fille} \)
mère (concentrée) pipette trait de jauge fille (diluée)
Exemple travaillé. À partir d'une mère à \(C_1=0{,}50\) mol/L, préparer \(V_2=100\) mL à \(C_2=0{,}10\) mol/L : \(V_1=\dfrac{C_2 V_2}{C_1}=\dfrac{0{,}10\times100}{0{,}50}=20\) mL à prélever, puis compléter à 100 mL.
Méthode — préparer une solution par dilution
  1. Calculer le volume à prélever : \(V_1=\dfrac{C_2 V_2}{C_1}\).
  2. Prélever ce volume à la pipette jaugée.
  3. Verser dans une fiole jaugée de volume \(V_2\), compléter à l'eau jusqu'au trait, homogénéiser.
Erreurs fréquentes
Mini-exercice 4. On veut 250 mL à 0,020 mol/L à partir d'une mère à 0,10 mol/L. Quel volume prélever ?

\(V_1=\dfrac{0{,}020\times250}{0{,}10}=50\) mL.

Mini-exercice 5. Quelle masse de sel pour préparer 200 mL d'une solution à \(C_m=15\) g/L ?

\(m=C_m\times V=15\times0{,}200=3{,}0\) g.

5. Applications

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