Ce qu’est la concentration molaire
La concentration molaire C indique la quantité de matière de soluté, en moles, dissoute dans un litre de solution. Elle s’exprime en mol/L (on écrit parfois M dans les ouvrages anglo-saxons). Raisonner en moles plutôt qu’en grammes permet de comparer des solutions d’espèces différentes, puisque les réactions se font molécule par molécule. C’est une notion centrale du programme de chimie du lycée et de tous les laboratoires.
Les formules
- Quantité de matière n = m ÷ M
- Concentration molaire C = n ÷ V, avec V en litres
- Masse à peser m = C × V × M
- Concentration massique Cm = m ÷ V, en g/L, et Cm = C × M
- Pourcentage masse/volume : grammes pour 100 mL
Exemple chiffré : le glucose à 5 %
Une solution de glucose à 5 % contient 50 g de glucose par litre.
- Quantité de matière : 50 ÷ 180,16 = 0,278 mol.
- Concentration molaire : 0,278 ÷ 1 = 0,278 mol/L.
- Concentration massique : 50 g/L.
Le sérum physiologique, à 9 g/L de chlorure de sodium, a une concentration de 9 ÷ 58,44 = 0,154 mol/L.
Exemple chiffré : préparer une solution
On veut 250 mL de chlorure de sodium à 0,5 mol/L.
- Masse = 0,5 × 0,250 × 58,44 = 7,31 g.
- On pèse le solide dans une coupelle, on l’introduit dans une fiole jaugée de 250 mL avec un entonnoir, en rinçant.
- On remplit aux trois quarts d’eau distillée, on agite pour dissoudre, puis on complète jusqu’au trait de jauge et on homogénéise.
Solutions courantes au laboratoire
| Soluté | Masse molaire (g/mol) | Masse pour 1 L à 0,1 mol/L |
|---|---|---|
| Chlorure de sodium, NaCl | 58,44 | 5,84 g |
| Chlorure de potassium, KCl | 74,55 | 7,46 g |
| Hydroxyde de sodium, NaOH | 40,00 | 4,00 g |
| Glucose | 180,16 | 18,02 g |
| Sulfate de cuivre pentahydraté | 249,69 | 24,97 g |
| Permanganate de potassium | 158,03 | 15,80 g |
Conseils
- Prenez la bonne masse molaire. Les hydrates incluent leur eau : CuSO4·5H2O pèse 249,69 g/mol, le sulfate de cuivre anhydre seulement 159,61.
- Complétez au volume, n’ajoutez pas le soluté à un volume d’eau déjà mesuré : le solide dissous occupe un peu de place.
- Unités : 1 mol/L = 1 000 mmol/L = 1 000 000 µmol/L. Les analyses médicales s’expriment souvent en mmol/L, comme la glycémie.
- Diluez une solution mère pour les faibles concentrations : peser quelques milligrammes est moins précis que diluer une solution à 1 mol/L.
- Sécurité : l’hydroxyde de sodium et le permanganate de potassium sont corrosifs ou oxydants. Blouse, lunettes et gants s’imposent.