Chapitre 8 – Solutions aqueuses et concentration

Première Bac Pro ERA-MA (Grpt 3) | Chimie – Solutions | Concentration et dilution

Dernière mise à jour : 21 octobre 2026

Capacités du chapitre (codes du cours)

C1 — Calculer une masse molaire et une quantité de matière : \(n = \dfrac{m}{M}\) (§ 3)
C2 — Déterminer les concentrations molaire et en masse : \(C = \dfrac{n}{V}\) et \(C_m = \dfrac{m}{V}\) (§ 4)
C3 — Préparer une solution par dissolution (§ 2 et 5)
C4 — Préparer une solution par dilution (§ 6)
C5 — Déterminer une concentration par titrage à l'équivalence (§ 7)

À connaître : \(n = \dfrac{m}{M}\), \(C = \dfrac{n}{V}\) et la définition de \(C_m\). Les relations de dilution et de titrage sont fournies en évaluation. Le pH et la fiche de données de sécurité (§ 8) sont des compléments « pour aller plus loin », hors programme du groupement 3 : ils ne sont pas évalués.

Situation professionnelle — Préparation des produits de finition en atelier

Un ébéniste doit préparer plusieurs produits pour la finition d'un meuble en noyer : un vernis dont la fiche technique demande ici d'ajouter 30 mL du diluant désigné pour 100 mL de vernis, une teinture aqueuse et un traitement fongicide. Chaque produit requiert un dosage précis. Le pourcentage et le diluant ne doivent jamais être interprétés ou choisis sans la définition donnée par le fabricant.

1. Situation professionnelle

Contexte : Préparation d'un bain de traitement du bois
Dans le même atelier, des tasseaux doivent être traités contre les insectes avant la pose. Le produit insecticide est livré concentré : sa notice impose une concentration d'emploi, exprimée en grammes de matière active par litre de bain. Trop dilué, le bain ne protège pas le bois ; trop concentré, il coûte cher et expose inutilement l'opérateur. Préparer ce bain, c'est calculer une concentration, puis réaliser une dilution.

Dans les métiers du bois et de l'agencement, les solutions et concentrations interviennent régulièrement :

Dilution de vernis : ajuster la viscosité pour la pulvérisation
Préparation de teintures : doser un colorant soluble dans un solvant pour obtenir la teinte souhaitée ; un pigment non dissous forme plutôt une dispersion
Produits de traitement du bois : fongicides, insecticides à diluer selon les concentrations recommandées
Colles à bois : certaines colles sont livrées concentrées et doivent être diluées
Décapants : solutions acides ou basiques utilisées pour le décapage de finitions

2. Solution, soluté et solvant — C3

2.1. Vocabulaire

Définition

Une solution est un mélange homogène (une seule phase) obtenu en dissolvant une ou plusieurs espèces chimiques dans un liquide
Le solvant est le constituant liquide dans lequel on dissout ; il est généralement majoritaire
Le soluté est l'espèce chimique dissoute ; il est généralement minoritaire
Une solution aqueuse est une solution dont le solvant est l'eau

Exemples

Solution	Solvant	Soluté
Eau salée	Eau	Sel (NaCl)
Eau sucrée	Eau	Sucre (saccharose)
Vinaigre	Eau	Acide acétique
Teinture pour bois	Eau ou alcool	Colorant soluble compatible

2.2. Dissolution et dilution

Définition La dissolution est l'opération qui consiste à dissoudre un soluté solide (ou liquide ou gazeux) dans un solvant pour obtenir une solution.

Définition La dilution est l'opération qui consiste à ajouter du solvant à une solution concentrée (solution mère) pour obtenir une solution moins concentrée (solution fille).

Attention Ne pas confondre dissolution (on dissout un solide dans un liquide) et dilution (on ajoute du solvant à une solution déjà existante).

Application

Un ébéniste prépare une teinture en dissolvant 12 g de colorant soluble dans de l'eau pour obtenir 300 mL de solution. S'agit-il d'une dissolution ou d'une dilution ? Quel est le solvant ? Quel est le soluté ?

À toi de jouer :

3. De la masse à la quantité de matière — C1

3.1. La mole

Définition La quantité de matière \(n\) s'exprime en moles (symbole : mol). La mole n'est ni une masse ni un volume.

Pour aller plus loin (hors programme du groupement 3)

Une mole contient \(6{,}022 \times 10^{23}\) entités (atomes, molécules, ions). Ce nombre est appelé constante d'Avogadro (\(N_A\)).

3.2. Masse molaire

Définition La masse molaire \(M\) d'une espèce chimique est la masse d'une mole de cette espèce. Elle s'exprime en g/mol (ou g·mol⁻¹). Pour une molécule, on additionne les masses molaires des atomes en tenant compte des indices.

Masses molaires atomiques courantes :

Élément	Symbole	M (g/mol)
Hydrogène	H	1
Carbone	C	12
Azote	N	14
Oxygène	O	16
Sodium	Na	23
Chlore	Cl	35,5

Exemple : Masse molaire de NaCl
\(M(\text{NaCl}) = M(\text{Na}) + M(\text{Cl})\)
\(M(\text{NaCl}) = 23 + 35{,}5 = 58{,}5\) g/mol

Application — Masse molaire d'un solvant

Certaines teintures pour bois utilisent l'éthanol (alcool) comme solvant. Sa formule est \(\text{C}_2\text{H}_6\text{O}\). En utilisant le tableau ci-dessus (C = 12 ; H = 1 ; O = 16 g/mol), calculer la masse molaire de l'éthanol.

À toi de jouer :

3.3. Relation masse – quantité de matière

Quantité de matière
\[ n = \frac{m}{M} \qquad m = n \times M \]

\(n\) : quantité de matière, en mol
\(m\) : masse du soluté, en g
\(M\) : masse molaire, en g/mol

Application — Quantité de matière d'un décapant

Pour préparer un décapant, un menuisier pèse 20 g de soude (hydroxyde de sodium \(\text{NaOH}\)), de masse molaire \(M = 40\) g/mol. Calculer la quantité de matière \(n\) de soude utilisée.

À toi de jouer :

4. Deux façons d'exprimer la concentration — C2

4.1. Concentration molaire

Concentration molaire
\[ C = \frac{n}{V} \]

\(C\) : concentration molaire, en mol/L (ou mol·L⁻¹)
\(n\) : quantité de matière de soluté, en mol
\(V\) : volume final de solution, en L (pas le volume d'eau ajouté)

4.2. Concentration en masse

Concentration en masse
\[ C_m = \frac{m}{V} \]

\(C_m\) : concentration en masse, en g/L (ou g·L⁻¹)
\(m\) : masse de soluté, en g
\(V\) : volume final de solution, en L

Propriété Relation entre les deux concentrations :
\[ C_m = C \times M \] La concentration en masse est le produit de la concentration molaire par la masse molaire. Deux concentrations de types différents (mol/L et g/L) ne se comparent pas directement.

Application

Au laboratoire, on prépare 500 mL d'une solution de chlorure de sodium en dissolvant 7,45 g de NaCl (M = 58,5 g/mol). Calculer la concentration en masse C_m et la concentration molaire C.

À toi de jouer :

Exemple : Préparation d'une solution de sel
On dissout 5,85 g de NaCl puis on complète avec de l'eau jusqu'à un volume final de solution de 500 mL.

Quantité de matière : \(n = \dfrac{m}{M} = \dfrac{5{,}85}{58{,}5} = 0{,}10\) mol

Concentration molaire : \(C = \dfrac{n}{V} = \dfrac{0{,}10}{0{,}500} = 0{,}20\) mol/L

Concentration en masse : \(C_m = \dfrac{m}{V} = \dfrac{5{,}85}{0{,}500} = 11{,}7\) g/L

Vérification : \(C_m = C \times M = 0{,}20 \times 58{,}5 = 11{,}7\) g/L ✓

5. Préparer une solution par dissolution — C3

Masse à peser
Pour préparer un volume final \(V\) de solution à la concentration \(C\) : \[ n = C \times V \qquad m = n \times M = C \times V \times M \]

Protocole de la dissolution :

On lit l'étiquette et les consignes de sécurité du soluté, puis on pèse la masse calculée dans un récipient taré
On dissout le solide dans une quantité d'eau inférieure au volume final
On transfère quantitativement dans la fiole jaugée, avec les eaux de rinçage du récipient et de l'entonnoir
On complète presque jusqu'au trait, puis goutte à goutte jusqu'au trait de jauge, à hauteur des yeux : pour une solution incolore, on lit le bas du ménisque
On bouche et on retourne plusieurs fois la fiole pour homogénéiser, puis on étiquette (espèce, concentration, date)

Schéma simplifié de la dissolution. Le protocole complet comprend la dissolution préalable, le transfert quantitatif et les rinçages avant de compléter au trait de jauge.

Attention Ajouter un volume \(V\) d'eau à un solide ne donne pas forcément un volume final de solution égal à \(V\). On complète toujours jusqu'au trait de jauge.

Exemple : 100 mL de glucose à 0,100 mol/L
\(M = 180\) g/mol ; \(V = 0{,}100\) L.
\(n = C \times V = 0{,}100 \times 0{,}100 = 0{,}0100\) mol, puis \(m = n \times M = 0{,}0100 \times 180 = 1{,}80\) g.
On pèse 1,80 g de glucose, on le dissout, puis on complète jusqu'au volume final de 100 mL dans une fiole jaugée.

Application

On veut préparer 100 mL de solution de saccharose à 0,0500 mol/L (\(M = 342\) g/mol). Calculer la masse à peser. Pourquoi rince-t-on le récipient de pesée au-dessus de la fiole ?

À toi de jouer :

6. Préparer une solution par dilution — C4

6.1. Principe

Lors d'une dilution, la quantité de soluté ne change pas : on ajoute seulement du solvant. La quantité de matière de soluté est conservée.

On prélève \(V_0\) de solution mère et on complète avec du solvant jusqu'à \(V_f\) : la quantité de soluté du prélèvement est conservée, donc \(C_0 V_0 = C_f V_f\).

Relation de dilution
\[ C_0 \times V_0 = C_f \times V_f \] \[ \text{donc} \quad V_0 = \frac{C_f \times V_f}{C_0} \]

\(C_0\) : concentration de la solution mère ; \(V_0\) : volume prélevé
\(C_f\), \(V_f\) : concentration et volume de la solution fille (diluée)
\(C_0\) et \(C_f\) peuvent être deux concentrations molaires (mol/L) ou deux concentrations en masse (g/L) de la même espèce : la relation reste vraie tant que les deux sont exprimées dans la même unité — et \(V_0\), \(V_f\) aussi
Cette relation est fournie en évaluation

Définition Le facteur de dilution \(f\) est le rapport entre la concentration initiale et la concentration finale : \[ f = \frac{C_0}{C_f} = \frac{V_f}{V_0} \] Pour une dilution, \(f\) est supérieur à 1.

Application

Un ébéniste doit préparer 1 L d'une teinture à l'eau à 100 g/L à partir d'une teinture concentrée à 500 g/L. Quel volume de teinture concentrée doit-il prélever ?

À toi de jouer :

Méthode Réaliser une dilution

Calculer le volume \(V_0\) de solution mère à prélever : \(V_0 = \dfrac{C_f \times V_f}{C_0}\)
Prélever ce volume avec une pipette jaugée et une propipette, jamais à la bouche
Le verser dans une fiole jaugée de volume \(V_f\)
Compléter avec le solvant jusqu'au trait de jauge : on n'ajoute pas \(V_f\) d'eau
Boucher et agiter pour homogénéiser

Exemple professionnel : Dilution d'un produit de traitement du bois
Un menuisier doit préparer 2 L d'une solution de traitement fongicide à 50 g/L. Le produit commercial est à 200 g/L.

\(C_0 \times V_0 = C_f \times V_f\)
\(200 \times V_0 = 50 \times 2\)
\(V_0 = \dfrac{100}{200} = 0{,}5\) L

Il faut prélever 0,5 L de produit concentré et compléter avec de l'eau jusqu'à 2 L.

Attention Une proportion n'est pas une dilution. Quand une fiche technique demande « 30 mL du diluant désigné pour 100 mL de vernis », elle fixe un rapport de volumes, pas une concentration : la relation \(C_0 V_0 = C_f V_f\) ne s'applique pas à ce cas. On l'utilise seulement lorsque l'énoncé donne des concentrations (en g/L ou en mol/L).

6.2. Animation — diluer une solution

Ajoute du solvant (augmente le volume final) et observe : la couleur s'éclaircit car la concentration diminue, alors que la quantité de soluté reste la même.

Volume final V :

7. Titrer pour trouver une concentration — C5

7.1. Principe

Définition Un titrage (ou dosage) est une technique qui permet de déterminer la concentration inconnue d'une solution à l'aide d'une réaction chimique avec une solution de concentration connue (solution titrante).

Montage de titrage : le virage de l'indicateur repère un point final choisi aussi proche que possible de l'équivalence. La relation \(C_A V_A = C_B V_E\) s'applique ici à une réaction 1:1.

7.2. Point d'équivalence

Définition Le point d'équivalence est atteint lorsque les réactifs ont été introduits dans les proportions stoechiométriques. À ce point, la quantité de matière du réactif titrant ajouté est exactement celle nécessaire pour réagir avec tout le réactif titré.

Le point d'équivalence peut être repéré par :

le changement de couleur d'un indicateur coloré, choisi pour que son virage soit proche de l'équivalence ;
l'étude de la pente d'une courbe de titrage : on mesure une grandeur pendant l'ajout (conductivité, pH…). À l'équivalence, la courbe change brusquement de pente : rupture de pente pour la conductivité, saut pour le pH.

Volume versé à l'équivalence
La burette mesure le volume ajouté ; la pipette mesure le prélèvement à titrer. \[ V_E = V_{\text{final}} - V_{\text{initial}} \]

Courbe de titrage : le pH varie d'abord lentement, puis saute brutalement. La pente est la plus forte au volume versé à l'équivalence : c'est ce saut qui permet de lire \(V_E\). Le pH lui-même est traité au § 8, pour aller plus loin.

Au point d'équivalence (pour une réaction 1:1 seulement)
\[ C_A \times V_A = C_B \times V_E \]

\(C_A\), \(V_A\) : concentration et volume de la solution à doser
\(C_B\), \(V_E\) : concentration de la solution titrante et volume versé à l'équivalence
La relation dépend de la réaction : elle est toujours fournie. Si la solution a été diluée avant le titrage, on en tient compte ensuite.

Exemple : Dosage d'un acide
On dose 20 mL d'une solution d'acide chlorhydrique, modélisé ici comme un acide monoprotique, de concentration inconnue \(C_A\), par une solution de soude de concentration \(C_B = 0{,}10\) mol/L. La réaction est 1:1 et le virage de l'indicateur choisi se produit pour un volume versé de 15 mL, assimilé à \(V_E\).

Au point d'équivalence : \(C_A \times V_A = C_B \times V_E\)
\(C_A \times 20 = 0{,}10 \times 15\)
\(C_A = \dfrac{1{,}5}{20} = 0{,}075\) mol/L

Application — Doser un décapant

Dans un modèle pédagogique, le décapant est assimilé à une solution d'un acide monoprotique. On dose 25 mL par une solution de soude de concentration \(C_B = 0{,}20\) mol/L. Le point final, assimilé à l'équivalence, est observé pour \(V_E = 10\) mL. Calculer \(C_A\) pour cette réaction 1:1.

À toi de jouer :

8. Pour aller plus loin — pH et sécurité chimique (hors programme du groupement 3)

Le pH, l'étiquette CLP détaillée, la FDS et les valeurs limites d'exposition ne sont pas au programme du groupement 3 en Première. Cette partie est un complément : elle n'est pas évaluée.

8.1. Lire le pH sans conclure trop vite

Repère — solution aqueuse

Pour une solution aqueuse, à environ 25 °C :

\(\text{pH} < 7\) : solution acide ;
\(\text{pH} = 7\) : solution neutre ;
\(\text{pH} > 7\) : solution basique.

Attention Le pH ne suffit pas à déterminer tous les dangers d'un produit ni les protections à porter. Il faut lire l'étiquette, les mentions de danger et la fiche de données de sécurité (FDS). On ne neutralise jamais un produit inconnu ou un déversement sans procédure prévue : la réaction peut être fortement exothermique et produire des projections ou des gaz.

8.2. Étiquette CLP et exposition professionnelle

Informations à repérer avant utilisation

Les pictogrammes CLP sont des losanges à bord rouge : flamme, corrosion, tête de mort, point d'exclamation ou danger grave pour la santé signalent des familles de dangers différentes.
Les mentions de danger et les conseils de prudence précisent la conduite à tenir ; le pictogramme seul ne suffit pas.
Une VLEP-8 h est une valeur limite d'exposition professionnelle moyenne sur huit heures ; une VLCT-15 min concerne une exposition de courte durée, mesurée sur quinze minutes.
La prévention commence par supprimer ou substituer le produit dangereux, puis capter les émissions et ventiler. Les équipements de protection individuelle complètent ces mesures collectives.

Méthode avant manipulation Identifier le produit, lire sa FDS et sa notice, vérifier la ventilation ou le captage, préparer uniquement la quantité nécessaire, porter les protections prescrites et utiliser un récipient compatible et étiqueté. En cas d'incident, appliquer la procédure de l'établissement et les consignes de la FDS.

9. Résumé du chapitre

Formules essentielles

Grandeur	Formule	Unités
Quantité de matière	\(n = \dfrac{m}{M}\)	mol (m en g, M en g/mol)
Concentration molaire	\(C = \dfrac{n}{V}\)	mol/L
Concentration en masse	\(C_m = \dfrac{m}{V}\)	g/L
Relation C et C_m	\(C_m = C \times M\)	—
Dilution	\(C_0 V_0 = C_f V_f\) (fournie)	mêmes unités
Titrage (équivalence)	\(C_A V_A = C_B V_E\) (fournie, réaction 1:1)	mêmes unités

À connaître par cœur : \(n = \dfrac{m}{M}\) et \(C = \dfrac{n}{V}\) (ainsi que la définition de \(C_m\)). Les relations de dilution et de titrage sont fournies en évaluation.

Sécurité (pour aller plus loin) : le pH ne résume pas le danger. Avant toute manipulation, lire l'étiquette et la FDS, privilégier la suppression, la substitution et les protections collectives, puis porter les EPI prescrits.

10. Erreurs fréquentes

❌

Confondre dissolution et dilution
Lors d'une dissolution, on dissout un solide (ou un gaz) dans un solvant. Lors d'une dilution, on ajoute du solvant à une solution déjà préparée. Ces deux opérations ne se réalisent pas de la même façon.
Conseil : dissolution = solide + solvant ; dilution = solution concentrée + solvant supplémentaire.

❌

Oublier de convertir le volume en litres
Le volume est au dénominateur : utiliser V = 500 mL dans \(C = n/V\) au lieu de V = 0,500 L donne une concentration 1 000 fois trop petite — \(0{,}1274 / 500 = 0{,}000255\) mol/L au lieu de \(0{,}1274 / 0{,}500 = 0{,}255\) mol/L.
Conseil : toujours exprimer le volume en litres pour obtenir C en mol/L ou C_m en g/L. Un résultat anormalement petit doit faire penser à cet oubli de conversion.

❌

Croire que la dilution change la quantité de soluté
En diluant, on ajoute du solvant mais on ne change pas la quantité de soluté. La relation \(C_0 V_0 = C_f V_f\) traduit la conservation de la quantité de soluté du prélèvement.
Conseil : lors d'une dilution, seule la concentration change, pas la quantité de soluté (les moles ou les grammes de soluté restent les mêmes).

❌

Confondre concentration molaire (mol/L) et concentration en masse (g/L)
Ces deux grandeurs s'expriment en unités différentes et ne peuvent pas être comparées directement. La relation \(C_m = C \times M\) permet de passer de l'une à l'autre.
Conseil : vérifier l'unité demandée dans l'énoncé avant de calculer.

Simulation interactive

Solutions chimiques et concentration