Chapitre 8 – Solutions aqueuses et concentration

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

Dernière mise à jour : 6 août 2026, 19:29

Objectifs du chapitre

Distinguer solvant, soluté et solution
Calculer une quantité de matière : \(n = \dfrac{m}{M}\)
Calculer une concentration molaire : \(C = \dfrac{n}{V}\) et une concentration en masse : \(C_m = \dfrac{m}{V}\)
Réaliser une dissolution et une dilution
Interpréter le pH d'une solution aqueuse et repérer les informations essentielles d'une étiquette et d'une fiche de données de sécurité (FDS)
Comprendre le principe du titrage et le point d'équivalence

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. Solutions aqueuses

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

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

Lors d'une dissolution :

On lit la fiche de données de sécurité (FDS), on met les protections prescrites et on pèse le soluté solide
On dissout le solide dans un bécher avec une petite quantité de solvant
On transfère quantitativement dans la fiole jaugée, puis on rince le bécher et l'entonnoir dans la fiole
On complète presque jusqu'au trait, puis goutte à goutte jusqu'au trait de jauge
On bouche et on retourne plusieurs fois la fiole pour homogénéiser

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.

2.3. Dilution

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. Quantité de matière et masse molaire

3.1. La mole

Définition La mole (symbole : mol) est l'unité de quantité de matière. Une mole contient \(6{,}022 \times 10^{23}\) entités (atomes, molécules, ions). Ce nombre est appelé nombre 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).

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
\(M(\text{NaCl}) = M(\text{Na}) + M(\text{Cl}) = 23 + 35{,}5 = 58{,}5\) 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
\[ n = \frac{m}{M} \]

\(n\) : 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. Concentration

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 de solution, en L

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 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.

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. Dilution

5.1. 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 \(V_1\) de solution mère et on complète avec du solvant jusqu'à \(V_2\) : la quantité de soluté est conservée, donc \(C_1 V_1 = C_2 V_2\).

Relation de dilution
\[ C_1 \times V_1 = C_2 \times V_2 \]

\(C_1\), \(V_1\) : concentration et volume de la solution mère (concentrée)
\(C_2\), \(V_2\) : concentration et volume de la solution fille (diluée)
Ici, \(C_1\) et \(C_2\) peuvent être deux concentrations molaires (mol/L) ou deux concentrations en masse (g/L) : la relation reste vraie tant que les deux sont exprimées dans la même unité — et \(V_1\), \(V_2\) aussi

Définition Le facteur de dilution \(f\) est le rapport entre la concentration initiale et la concentration finale : \[ f = \frac{C_1}{C_2} = \frac{V_2}{V_1} \]

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 \(V_1\) de solution mère à prélever : \(V_1 = \dfrac{C_2 \times V_2}{C_1}\)
Prélever ce volume avec une pipette jaugée
Le verser dans une fiole jaugée de volume \(V_2\)
Compléter avec le solvant jusqu'au trait de jauge
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.

\(C_1 \times V_1 = C_2 \times V_2\)
\(200 \times V_1 = 50 \times 2\)
\(V_1 = \dfrac{100}{200} = 0{,}5\) 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 \(C_1 V_1 = C_2 V_2\) ne s'applique pas à ce cas. On l'utilise seulement lorsque l'énoncé donne des concentrations (en g/L ou en mol/L).

5.2 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 :

6. pH et sécurité chimique

6.1. 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.

6.2. 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.

7. Titrage

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 \(C_A V_A = C_B V_{B,\text{éq}}\) 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 :

Un changement de couleur d'un indicateur choisi pour que son virage soit proche de l'équivalence
Un changement brusque de pH (suivi pH-métrique)
Une rupture de pente de la courbe de conductivité (suivi conductimétrique) : la conductivité varie tout au long du dosage, c'est le changement de pente qui repère l'équivalence

Courbe de titrage : le pH varie d'abord lentement, puis saute brutalement au volume versé à l'équivalence. C'est ce saut qui permet de lire \(V_{B,\text{éq}}\).

Au point d'équivalence (pour une réaction 1:1)
\[ C_A \times V_A = C_B \times V_{B,\text{éq}} \]

\(C_A\), \(V_A\) : concentration et volume de la solution à doser
\(C_B\), \(V_{B,\text{éq}}\) : concentration de la solution titrante et volume versé à l'équivalence

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 \(V_{B,\text{éq}}\).

Au point d'équivalence : \(C_A \times V_A = C_B \times V_{B,\text{éq}}\)
\(C_A \times 20 = 0{,}10 \times 15\)
\(C_A = \dfrac{1{,}5}{20} = 0{,}075\) 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 \(V_{B,\text{éq}} = 10\) mL. Calculer \(C_A\) pour cette réaction 1:1.

À toi de jouer :

8. 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	\(C_1 V_1 = C_2 V_2\)	mêmes unités
Titrage (équivalence)	\(C_A V_A = C_B V_{B,\text{éq}}\)	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 : 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.

9. Erreurs fréquentes

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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.

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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 \(C_1 V_1 = C_2 V_2\) traduit la conservation de la quantité de soluté.
Conseil : lors d'une dilution, seule la concentration change, pas la quantité de soluté (les moles ou les grammes de soluté restent les mêmes).

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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