Plusieurs façons d’exprimer une concentration
Une même solution peut se décrire à 10 % en masse, à 107 g/L, à 1,83 mol/L ou à 100 000 ppm. Chaque unité a son usage : le pourcentage massique pour les réactifs commerciaux et l’étiquetage, la concentration en masse et en quantité de matière pour le laboratoire, les ppm pour les traces dans l’eau ou l’air. Ce calculateur part des masses et donne toutes les conversions.
Les formules
- Pourcentage massique = masse de soluté ÷ masse de solution × 100
- Concentration en masse (g/L) = fraction massique × masse volumique de la solution (g/mL) × 1 000
- Concentration en quantité de matière (mol/L) = concentration en masse ÷ masse molaire
- Molalité (mol/kg) = quantité de soluté ÷ masse de solvant en kg
- ppm (en masse) = fraction massique × 1 000 000
La masse volumique de la solution fait le lien entre les grandeurs massiques et volumiques.
Exemple chiffré
On dissout 10 g de chlorure de sodium dans 90 g d’eau. La solution a une masse volumique de 1,07 g/mL.
- Pourcentage massique = 10 ÷ 100 × 100 = 10 %.
- Concentration en masse = 0,10 × 1,07 × 1 000 = 107 g/L.
- Concentration en quantité de matière = 107 ÷ 58,44 = 1,831 mol/L.
- Molalité = (10 ÷ 58,44) ÷ 0,090 = 1,901 mol/kg.
- Les 100 g de solution occupent 100 ÷ 1,07 = 93,46 mL.
Les réactifs commerciaux
Les acides concentrés sont étiquetés en pourcentage massique, avec leur densité. Le calcul de leur concentration est un grand classique des exercices :
| Réactif | Pourcentage massique | Densité | Concentration |
|---|---|---|---|
| Acide chlorhydrique | 37 % | 1,18 | environ 12 mol/L |
| Acide sulfurique | 96 % | 1,84 | environ 18 mol/L |
| Acide nitrique | 70 % | 1,41 | environ 16 mol/L |
| Ammoniaque | 28 % | 0,90 | environ 15 mol/L |
| Eau oxygénée | 30 % | 1,11 | environ 9,8 mol/L |
La densité d est le rapport de la masse volumique de la solution à celle de l’eau : une densité de 1,18 correspond à 1,18 g/mL.
Pourcentage massique, massique-volumique, volumique
- % m/m : grammes pour 100 g de solution, utilisé ici.
- % m/V : grammes pour 100 mL de solution ; le sérum physiologique à 0,9 % contient 9 g/L de NaCl.
- % V/V : millilitres pour 100 mL, comme le degré alcoolique.
Ces pourcentages ne coïncident que si la masse volumique vaut 1 g/mL : vérifiez toujours lequel est indiqué.
ppm et ppb
Pour les traces, 1 ppm correspond à 1 mg par kilogramme de solution, soit environ 1 mg/L dans l’eau ; 1 ppb correspond à 1 µg/kg. La limite de qualité du plomb dans l’eau du robinet, fixée à 10 µg/L en France, équivaut donc à 10 ppb.