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Notions abordées

Par Yann le 15/03/2017 Ressources > Physique-Chimie > Seconde > Les solutions aqueuses > La concentration massique
  • Relation entre concentration massique, volume et masse.
  • Manipulation de la relation et calculs
  • Laboratoire : différence entre solution, soluté et solvant – préparer une solution par dissolution

Calculer la concentration massique

La concentration massique est une grandeur qui reflète la proportion de soluté dissout dans une solution aqueuse.

On la note communément Cm mais le Bureau International des poids et mesures (BIPM) (voir aussi onglet « Le savais-tu? ») préconise d’utiliser davantage ρi ou γi.

Note : Ici, nous nous contenterons de la notation usuelle, à savoir Cm.

La concentration massique se calcule en divisant la masse de soluté (m) par le volume de la solution (V) ce qui peut se traduire par la relation suivante :

Cm =  m/V

  • m en gramme ( g )
  • V en litre ( L)
  • Cm en gramme par litre (g.L-1)

Exemple

On dissout 5 g de sulfate de cuivre dans 400 mL d’eau. Quelle est alors la concentration massique du sulfate de cuivre ?

On a : m = 5g, V= 400 mL

Il faut, dans un premier temps convertir en litres le volume d’eau V. Ainsi, V = 400 mL = 0,4 L

On peut donc écrire : Cm =   5/o,4

Ainsi : Cm = 12,5 g.L-1

La concentration massique du sulfate de cuivre est de 12,5 g.L-1.

Remarque: Comme pour toute autre concentration, il est possible d’exprimer la concentration massique avec d’autres unités. Il est néanmoins impératif de veiller à utiliser des unités de masses et de volumes qui restent cohérentes.

Par exemple pour une concentration massique en milligramme par litre (mg/L) alors la masse doit être exprimée en milligramme (mg) et le volume en litre (L). C’est logique ! Mais il est facile de faire des erreurs d’unités alors il faut faire attention.

Calculer une masse à partir de la concentration massique

Pour calculer une masse, on revient à la relation précédente qui permettait de calculer la concentration massique et on a :

m = Cm x V

  • m en gramme (g)
  • V en litre (L)
  • Cm en gramme par litre (g.L-1)

Exemple

Prenons une solution de concentration massique Cm =15 g.L-1  et de volume V = 3 L. Quelle est alors la masse de la solution ?

On sait que : m = Cm x V

D’où :            m = 15 x 3

Donc :           m  = 45 g

La masse de la solution est donc de 45 g.

Calculer le volume de solution contenant une masse m de soluté

Tout comme pour le calcul de masse il suffit de modifier l’expression de la concentration massique:

V =  m/Cm

  • m en gramme (g)
  • V en litre (L)
  • Cm en gramme par litre (g.L-1)

Exemple

On a une solution de concentration massique de 2,5 g.L-1. De plus, le volume de solution renferme 0,5 g de soluté. Quelle est donc le volume de solution présent ?

On sait que : V =  m/Cm

  • m en gramme (g)
  • V en litre (L)
  • Cm en gramme par litre (g.L-1)

Donc : V = 0,5/2,5

Ainsi, V = 0,2 L.

Le volume de solution présent est de 0,2L.

Somme des concentrations massiques et masse volumique

Il existe également une relation entre la concentration massique et la masse volumique.

Prenons une solution qui est composée de plusieurs espèces chimiques et nous sommes amenés à additionner les concentrations massiques des différents composants de cette solution. Cette somme des concentrations massiques est en fait égale à la masse volumique de la solution. On peut alors écrire :

ρ = (Cm)

Explications (voir aussi la fiche sur la masse volumique)

Comme Cm = m/V on a :

 Cm = (m)/V = M/V = ρ

Concentration massique et concentration molaire

Concentration massique et concentration molaire sont également deux grandeurs liées par la relation suivante :

Cm = C * M où C est la concentration molaire et M la masse molaire d’une solution

Comment peut-on expliquer cela mathématiquement ?

Il suffit de reprendre toutes les relations que nous connaissons liées à la concentration molaire, la masse molaire, la masse et la quantité de matière.

On sait en effet que : m = n * M

On sait aussi que : C = n/V

Ainsi on peut remplacer m dans notre relation de base par n * M et on a alors :

Cm = m/V = (n*M)/V = (n/V)*M

Comme C = n/V, on peut donc écrire : Cm = C * M.

LABO – Préparer une solution de concentration massique donnée par dissolution

Définitions

Il faut être attentif aux notions que l’on utilise et savoir faire la distinction entre solvant, soluté et solution. Ces trois termes sont extrêmement liés et souvent sujets à confusion.

En fait, la solution est le résultat de la dissolution d’une espèce chimique quelconque dans un solvant. Cette espèce, une fois dissoute, est appelée soluté.

En d’autres termes, le solvant est le liquide dans lequel se dissout le soluté. Ce dernier peut, quant à lui, prendre toutes les formes physiques : liquide, gazeuse ou solide.

Le solvant très souvent utilisé en laboratoire est l’eau. On parle alors de solution aqueuse.

Matériels

  • Balance
  • Spatule
  • Capsule
  • Fiole jaugée de volume V
  • Eau distillée

 

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Protocole

En laboratoire, il est possible de préparer une solution d’un volume V donné et une concentration massique Cm donnée. Ainsi, il s’agit là d’une dissolution !

– Pour ce faire, il faut, dans un premier temps calculer la masse de soluté nécessaire à la préparation. On utilise alors la relation suivante : m = Cm x V.

– On mesure ainsi la masse calculée à l’aide d’une balance. Pour cela, on utilise une spatule propre et sèche et on prend délicatement du soluté que l’on verse ensuite dans une capsule. Attention à peser cette capsule préalablement et à tarer.

– On verse ensuite la quantité de soluté mesuré dans une fiole jaugée au volume V donné.

  • On ajoute de l’eau distillée aux deux-tiers. On bouche la fiole jaugée et on agite.
  • On complète enfin jusqu’au trait de jauge sans oublier de d’agiter à nouveau pour que le soluté soit complètement dissous.

– La solution est prête !

Concentration massique : le saviez-vous ?

Il existe donc une institution qui fixe et règle les mesures afin de mettre en place un système d’unités qui soit commun à l’ensemble des pays du monde.

Aujourd’hui, quasiment tous les pays du monde y adhèrent ; seuls un bon nombre de pays d’Afrique sont en marge. Cette institution est en fait le Bureau International des poids et mesures (BIPM). Il se charge également de maintenir la coordination des fuseaux horaires à travers le monde.

Il est d’ailleurs basé en France, près de Paris !

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Clement
Invité

Nous voyons sur cette page la concentration en la calculant en faisant: m/V. jusque la je comprend, mais ce que je ne comprend c’est une relation vue dans mon cours qui est Cm=c.M
A quoi sert cette relation ? aboutie elle au même resultat que la première relation mais grâce a la masse molaire cette fois ci ?
Merci d’avance

Clément
Editor

Bonjour Clément,
En effet la relation indiquée dans ton cours permet d’aboutir au même résultat mais avec des données différentes puisque, selon la situation, nous ne sommes pas amenés à connaître à chaque fois les mêmes informations.

Bienvenu
Invité

Merci pour tout!
Votre site est vraiment interessant!

Segue Loïc
Invité

Slt!
Merci j’avais pas compris comment calculer des cm,m,v grâce a vous j’ai compris merci merci

Marieme laye fall
Invité

Merci j’avait pas compris les cm,m,v mais grâce à vous J’ aime encore plus la science