Première Bac Pro ICCER (Grpt 1) | Physique-Chimie – Chimie | Solutions, concentration, dilution, titrage
Dernière mise à jour : 23 juillet 2026, 13:40
Objectifs du chapitre
Distinguer soluté, solvant et solution
Calculer la masse molaire moléculaire
Calculer une concentration en masse \(C_m\) et en quantité de matière \(C\)
Réaliser une dissolution et une dilution de concentration donnée
Utiliser les relations \(n = \dfrac{m}{M}\) et \(C = \dfrac{n}{V}\)
Comprendre le principe d'un titrage et déterminer le point d'équivalence
Technicien :Emma, technicienne de maintenance énergétique en 1re année de Bac ProEntreprise :HydroClim Solutions — maintenance de circuits de chauffage et de climatisationMission :Emma doit préparer une solution antigel (mono-propylène glycol) à la bonne concentration pour protéger un circuit de chauffage contre le gel jusqu'à -15 °C. Elle doit aussi analyser la dureté de l'eau du circuit (teneur en calcaire) par titrage.
Questions d'Emma :
Quelle masse d'antigel faut-il dissoudre pour obtenir la concentration voulue ?
Comment préparer une solution diluée à partir d'un produit concentré ?
Comment mesurer la concentration en calcaire de l'eau par titrage ?
Ces questions trouveront une réponse complète au fil de ce chapitre.
I. Solutions aqueuses
1. Vocabulaire
Définition
Solvant : liquide dans lequel on dissout une substance. Quand le solvant est l'eau, on parle de solution aqueuse.
Soluté : substance dissoute dans le solvant (peut être solide, liquide ou gazeux).
Solution : mélange homogène obtenu en dissolvant un soluté dans un solvant.
Un soluté dissous dans un solvant (l'eau) donne une solution : un mélange homogène où le soluté n'est plus visible.
Désembouant : soluté = acide citrique (solide) ; solvant = eau ; solution = produit de nettoyage du circuit
Eau de javel : soluté = hypochlorite de sodium ; solvant = eau ; solution = désinfectant
2. Dissolution et dilution
Définition
Dissolution : on dissout un soluté pur (solide, liquide ou gazeux) dans un solvant pour obtenir une solution.
Dilution : on ajoute du solvant à une solution déjà préparée pour diminuer sa concentration.
Attention
Ne pas confondre dissolution et dilution !
Dissolution : on part du soluté pur (ex. : peser 50 g de glycol et les dissoudre dans 1 L d'eau)
Dilution : on part d'une solution concentrée (ex. : prélever 100 mL de solution mère et ajouter de l'eau)
Application
Un technicien de maintenance énergétique ajoute 200 mL d'eau à une solution d'antigel déjà préparée. S'agit-il d'une dissolution ou d'une dilution ? Justifier.
Il s'agit d'une dilution : on ajoute du solvant (eau) à une solution déjà préparée pour diminuer sa concentration. La dissolution consiste à dissoudre un soluté pur dans un solvant, ce qui n'est pas le cas ici.
II. Masse molaire moléculaire
Définition
La masse molaire moléculaire \(M\) d'une espèce chimique est la masse d'une mole de cette espèce. Elle s'exprime en g/mol (ou g.mol\(^{-1}\)).
Elle se calcule en additionnant les masses molaires atomiques de tous les atomes de la molécule.
Masses molaires atomiques courantes
Atome
H
C
N
O
Na
Cl
Ca
S
\(M\) (g/mol)
1
12
14
16
23
35,5
40
32
Méthode – Calculer une masse molaire moléculaire
Pour la molécule de propylène glycol \(\text{C}_3\text{H}_8\text{O}_2\) :
Le produit désembouant d'un circuit de chauffage contient de l'acide citrique de formule \(\text{C}_6\text{H}_8\text{O}_7\). Calculer sa masse molaire moléculaire.
58,5 g de NaCl correspondent à exactement 1 mole de chlorure de sodium.
IV. Concentration d'une solution
1. Concentration en masse
Définition
La concentration en masse \(C_m\) d'une solution est la masse de soluté dissoute par litre de solution :
\[C_m = \frac{m}{V}\]
\(C_m\) : concentration en masse en g/L (ou g.L\(^{-1}\))
\(m\) : masse de soluté en g
\(V\) : volume de solution en L
2. Concentration en quantité de matière (concentration molaire)
Définition
La concentration en quantité de matière (ou concentration molaire) \(C\) est le nombre de moles de soluté par litre de solution :
\[C = \frac{n}{V}\]
\(C\) : concentration molaire en mol/L (ou mol.L\(^{-1}\))
\(n\) : quantité de matière en mol
\(V\) : volume de solution en L
Propriété – Lien entre les deux concentrations
\[C_m = C \times M\]
La concentration en masse est égale à la concentration molaire multipliée par la masse molaire.
Méthode – Préparer une solution par dissolution
Pour préparer 2 L de solution de \(\text{NaCl}\) à \(C_m = 10 \text{ g/L}\) :
Calculer la masse de soluté : \(m = C_m \times V = 10 \times 2 = 20 \text{ g}\)
Peser 20 g de NaCl sur la balance
Dissoudre dans un peu d'eau dans une fiole jaugée de 2 L
Compléter avec de l'eau distillée jusqu'au trait de jauge
Homogénéiser en retournant la fiole
V. La dilution
Définition
Diluer une solution, c'est ajouter du solvant pour diminuer la concentration du soluté. La quantité de matière de soluté ne change pas lors d'une dilution.
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)
Le facteur de dilution est : \(F = \dfrac{C_1}{C_2} = \dfrac{V_2}{V_1}\)
Méthode – Préparer une solution par dilution
On dispose d'une solution mère d'antigel à \(C_1 = 500 \text{ g/L}\). On veut préparer 5 L de solution à \(C_2 = 100 \text{ g/L}\).
Calculer le volume de solution mère à prélever :
\[V_1 = \frac{C_2 \times V_2}{C_1} = \frac{100 \times 5}{500} = 1 \text{ L}\]
Prélever 1 L de solution mère
Verser dans un récipient gradué de 5 L
Compléter avec de l'eau jusqu'à 5 L
Homogénéiser
Application — Volume de solution mère
Un plombier chauffagiste dispose d'un bidon d'antigel concentré à \(C_1 = 1\,000 \text{ g/L}\). Il veut préparer 5 L de fluide caloporteur à \(C_2 = 300 \text{ g/L}\). Quel volume de solution mère doit-il prélever ?
On utilise la relation de dilution \(C_1 V_1 = C_2 V_2\), donc :
Il doit prélever 1,5 L d'antigel concentré, puis compléter avec de l'eau jusqu'à 5 L.
Application
Un installateur thermique dissout 90 g de glycol (\(M = 76 \text{ g/mol}\)) dans de l'eau pour obtenir 2 L de solution. Calculer la concentration en masse \(C_m\) et la concentration molaire \(C\).
Un technicien chauffagiste doit préparer 20 L de fluide caloporteur à 30 % de glycol (concentration en masse : 300 g/L) à partir d'un bidon de glycol pur (\(\rho_{\text{glycol}} = 1\,036 \text{ g/L}\), soit une concentration en masse de 1 036 g/L).
Il doit prélever 5,8 L de glycol pur et compléter avec de l'eau jusqu'à obtenir 20 L de solution.
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.
VI. Le titrage
1. Principe
Définition
Un titrage (ou dosage) est une technique expérimentale qui permet de déterminer la concentration inconnue d'une solution. On fait réagir la solution à doser avec une solution de concentration connue (solution titrante) jusqu'au point d'équivalence.
Montage de titrage : à l'équivalence, le virage de l'indicateur signale que \(C_A V_A = C_B V_{B,\text{éq}}\).
2. Point d'équivalence
Définition
Le point d'équivalence est atteint lorsque les réactifs ont été mélangés en proportions stoechiométriques : il ne reste plus ni excès de réactif titré, ni excès de réactif titrant.
Le point d'équivalence peut être repéré de deux manières :
Indicateur coloré : le changement de couleur de l'indicateur (ex. : phénolphtaléine, bleu de bromothymol) signale l'équivalence
Courbe de titrage : en traçant une grandeur (pH, conductivité) en fonction du volume de solution titrante ajouté, le point d'équivalence correspond à un changement brutal de la courbe
Courbe de titrage : le pH est presque stable, puis saute brutalement autour du volume versé à l'équivalence. Le point d'équivalence se repère au milieu de ce saut.
\(C_A\), \(V_A\) : concentration et volume de la solution à doser
\(C_B\) : concentration de la solution titrante (connue)
\(V_{B,\text{éq}}\) : volume de solution titrante versé à l'équivalence (lu sur la burette)
On en déduit : \(C_A = \dfrac{C_B \times V_{B,\text{éq}}}{V_A}\)
Application – Analyse de l'eau d'un circuit
Un technicien de maintenance énergétique titre l'acidité de l'eau d'un circuit de chauffage. Il prélève \(V_A = 20 \text{ mL}\) d'eau du circuit et la titre avec une solution de soude (\(\text{NaOH}\)) à \(C_B = 0{,}10 \text{ mol/L}\). L'indicateur coloré change de couleur pour \(V_{B,\text{éq}} = 8{,}5 \text{ mL}\).
La concentration en acide dans l'eau du circuit est de \(0{,}0425 \text{ mol/L}\).
Application — Exploiter un titrage
Un technicien de maintenance énergétique titre \(V_A = 20 \text{ mL}\) d'eau d'un circuit avec une solution de soude à \(C_B = 0{,}050 \text{ mol/L}\). Le virage de l'indicateur se produit pour \(V_{B,\text{éq}} = 10 \text{ mL}\). Calculer la concentration \(C_A\) en acide de l'eau du circuit.
(les volumes sont tous les deux en mL, leur rapport est correct.) La concentration en acide est de 0,025 mol/L.
L'essentiel à retenir
Une solution aqueuse = soluté dissous dans de l'eau (solvant)
Masse molaire : somme des masses molaires atomiques. Ex : \(M(\text{NaCl}) = 23 + 35{,}5 = 58{,}5 \text{ g/mol}\)
Quantité de matière : \(n = \dfrac{m}{M}\) (en mol)
Concentration en masse : \(C_m = \dfrac{m}{V}\) (en g/L)
Concentration molaire : \(C = \dfrac{n}{V}\) (en mol/L)
Dilution : \(C_1 V_1 = C_2 V_2\) (la quantité de matière se conserve) (formule fournie en évaluation)
Titrage : à l'équivalence, \(C_A V_A = C_B V_{B,\text{éq}}\) (formule fournie en évaluation)
VII. Erreurs fréquentes
Erreur 1Confondre dissolution et dilution
La dissolution consiste à dissoudre un soluté pur dans un solvant (on part de zéro). La dilution consiste à ajouter du solvant à une solution déjà préparée pour l'affaiblir. Dans les deux cas, la formule utilisée est différente : \(m = C_m \times V\) pour une dissolution, \(C_1 V_1 = C_2 V_2\) pour une dilution.
Erreur 2Mélanger les unités de volume (L et mL) dans les formules
Dans \(C = n/V\), le volume doit être en litres pour obtenir une concentration en mol/L. Si le volume est donné en mL, il faut convertir : \(V_{\text{(L)}} = V_{\text{(mL)}} / 1\,000\). Même règle pour \(C_m = m/V\) et la relation de dilution.
Erreur 3Oublier que la dilution conserve la quantité de matière
Lors d'une dilution, on ajoute du solvant : le volume augmente, la concentration diminue, mais la quantité de matière de soluté (\(n\)) reste inchangée. C'est le fondement de la relation \(C_1 V_1 = C_2 V_2\).
Erreur 4Calculer la masse molaire en oubliant de multiplier par le nombre d'atomes
Pour la molécule \(\text{CaCO}_3\), on doit calculer \(M = 40 + 12 + 3 \times 16 = 100 \text{ g/mol}\) et non \(M = 40 + 12 + 16 = 68\). Le coefficient 3 devant O signifie 3 atomes d'oxygène, chacun contribuant 16 g/mol.