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Chapitre 9 – Solutions aqueuses et concentration

Première Bac Pro ICCER (Grpt 1) | Physique-Chimie – Chimie | Solutions, concentration, dilution, titrage

Dernière mise à jour : 10 juin 2026, 01:25

Objectifs du chapitre
Technicien :Emma, technicienne de maintenance énergétique en 1re année de Bac Pro Entreprise :HydroClim Solutions — maintenance de circuits de chauffage et de climatisation Mission :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 :
  1. Quelle masse d'antigel faut-il dissoudre pour obtenir la concentration voulue ?
  2. Comment préparer une solution diluée à partir d'un produit concentré ?
  3. 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
Exemples professionnels

2. Dissolution et dilution

Définition
Attention Ne pas confondre dissolution et dilution !
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.

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
AtomeHCNONaClCaS
\(M\) (g/mol)11214162335,54032
Méthode – Calculer une masse molaire moléculaire

Pour la molécule de propylène glycol \(\text{C}_3\text{H}_8\text{O}_2\) :

\[M = 3 \times M_C + 8 \times M_H + 2 \times M_O = 3 \times 12 + 8 \times 1 + 2 \times 16 = 36 + 8 + 32 = 76 \text{ g/mol}\]
Exemples

III. Quantité de matière et relation n = m/M

Définition La quantité de matière \(n\) représente le nombre de moles d'une espèce chimique. Elle s'exprime en mol. \[n = \frac{m}{M}\]
Trois formules à connaître \[n = \frac{m}{M} \qquad m = n \times M \qquad M = \frac{m}{n}\]
Exemple On dispose de 152 g de propylène glycol (\(M = 76 \text{ g/mol}\)). \[n = \frac{m}{M} = \frac{152}{76} = 2 \text{ mol}\]
Application

Calculer la quantité de matière correspondant à 58,5 g de chlorure de sodium NaCl (\(M = 58{,}5 \text{ g/mol}\)).

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 : \[C_m = \frac{m}{V}\]

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 : \[C = \frac{n}{V}\]
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 \(C_m = 10 \text{ g/L}\) :

  1. Calculer la masse de soluté : \(m = C_m \times V = 10 \times 2 = 20 \text{ g}\)
  2. Peser 20 g de NaCl sur la balance
  3. Dissoudre dans un peu d'eau dans une fiole jaugée de 2 L
  4. Compléter avec de l'eau distillée jusqu'au trait de jauge
  5. 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.
Relation de dilution \[C_1 \times V_1 = C_2 \times V_2\]

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 \(C_2 = 100 \text{ g/L}\).

  1. Calculer le volume de solution mère à prélever : \[V_1 = \frac{C_2 \times V_2}{C_1} = \frac{100 \times 5}{500} = 1 \text{ L}\]
  2. Prélever 1 L de solution mère
  3. Verser dans un récipient gradué de 5 L
  4. Compléter avec de l'eau jusqu'à 5 L
  5. Homogénéiser
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 \(C\).

Application professionnelle

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).

\[V_1 = \frac{C_2 \times V_2}{C_1} = \frac{300 \times 20}{1\,036} = 5{,}8 \text{ L}\]

Il doit prélever 5,8 L de glycol pur et compléter avec de l'eau jusqu'à obtenir 20 L de solution.

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.

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 :

3. Exploitation du titrage

Méthode – Exploiter un titrage

Au point d'équivalence (pour une réaction 1:1) :

\[n_{\text{titré}} = n_{\text{titrant}}\] \[C_A \times V_A = C_B \times V_{B,\text{éq}}\]

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 \(V_{B,\text{éq}} = 8{,}5 \text{ mL}\).

\[C_A = \frac{C_B \times V_{B,\text{éq}}}{V_A} = \frac{0{,}10 \times 8{,}5}{20} = 0{,}0425 \text{ mol/L}\]

La concentration en acide dans l'eau du circuit est de \(0{,}0425 \text{ mol/L}\).

L'essentiel à retenir

VII. Erreurs fréquentes

Erreur 1 Confondre 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 2 Mélanger 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 3 Oublier 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 4 Calculer 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.

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