La dilution

Généralité

Lorsque l'on se sert un verre de sirop à l'eau, on procède à une dilution du sirop avec, pour solvant, de l'eau !
Cela semble tout de suite plus facile, n'est ce pas ?

La dilution correspond à un procédé qui consiste en l'obtention d'une solution finale qui présentera une concentration inférieur à la concentration de la solution de départ. Il est alors possible de procéder à cela grâce à un ajout de solvant ou encore en prélevant une partie de la solution puis de compléter jusqu'à atteindre le volume souhaité avec du solvant. Il est alors possible de caractériser une dilution par son taux de dilution. Mais pour cela, il est nécessaire de présupposer que le corps dilué est soluble dans le solvant qui est utilisé.

Dilution par ajout de solvant

On note la concentration d'une solution C et il est possible de la calculer avec la formule suivante :

    \[ C = \frac { n } { V } \]

Avec :

  • C la concentration molaire. Cette unité s'exprime en mol.L-1 ;
  • n la quantité de matière du soluté en solution. Cette unité s'exprime en mol ;
  • Et V le volume de solvant. Cette unité s'exprime en L.

Ainsi, si on procède à une dilution par ajout de solvant, la solution initiale et la solution finale contiennent autant de quantité de soluté. Cela signifie alors que ninitialenfinale .

On a alors les relations suivantes qui se dégagent :

    \[ C _ { \text { initiale } } = \frac { n _ { \text { initiale } } } { V _ { \text { initial } } } \]

    \[ C _ { \text { finale } } = \frac { n _ { \text { finale } } } { V _ { \text { final } } } \]

On peut déduire de ces relations le rapport suivant :

    \[ \frac { C _ { \text { initiale } } } { C _ { \text { finale } } } = \frac { V _ { \text { initial } } } { V _ { \text { final } } } \]

Attention, lorsque l'on procède à une dilution, il est absolument indispensable d'être précis. On oublie alors les erlenmeyers et on préfère le matériel jaugé et on essaie de minimiser les pipetages et autres manipulations pour diminuer le risque d'erreur.
Les meilleurs professeurs de Physique - Chimie disponibles
1er cours offert !
Houssem
5
5 (105 avis)
Houssem
70€
/h
1er cours offert !
Anis
4,9
4,9 (78 avis)
Anis
80€
/h
1er cours offert !
Greg
5
5 (95 avis)
Greg
120€
/h
1er cours offert !
Grégory
5
5 (83 avis)
Grégory
105€
/h
1er cours offert !
Ahmed
4,9
4,9 (78 avis)
Ahmed
40€
/h
1er cours offert !
Pierre-thomas
5
5 (40 avis)
Pierre-thomas
80€
/h
1er cours offert !
Sébastien
5
5 (71 avis)
Sébastien
60€
/h
1er cours offert !
Antoine
4,9
4,9 (73 avis)
Antoine
60€
/h
1er cours offert !
Houssem
5
5 (105 avis)
Houssem
70€
/h
1er cours offert !
Anis
4,9
4,9 (78 avis)
Anis
80€
/h
1er cours offert !
Greg
5
5 (95 avis)
Greg
120€
/h
1er cours offert !
Grégory
5
5 (83 avis)
Grégory
105€
/h
1er cours offert !
Ahmed
4,9
4,9 (78 avis)
Ahmed
40€
/h
1er cours offert !
Pierre-thomas
5
5 (40 avis)
Pierre-thomas
80€
/h
1er cours offert !
Sébastien
5
5 (71 avis)
Sébastien
60€
/h
1er cours offert !
Antoine
4,9
4,9 (73 avis)
Antoine
60€
/h
1er cours offert>

Taux de dilution

Il est possible d'exprimer le taux de dilution avec la relation suivante :

    \[ T = \frac { \text { concentration finale } } { \text { concentration initiale } } = \frac { \text { volume final } } { \text { volume initial } } \]

Il est important de savoir que le taux de dilution, noté T, est une grandeur sans unité et qui présente obligatoirement une valeur positive et inférieure à 1.

Quant au taux de dilutions successives, il correspond au produit des taux de dilution de chaque dilution.

Exemple

Si on procède à une dilution à 3 % puis à 5 %, on a T qui est égal à :

    \[ T = \frac { 3 } { 100 } \times \frac { 5 } { 100 } = \frac { 15 } { 100 } = 15 \times 10 ^ { - 4 } \]

L'homéopathie et la dilution

La seule vertu reconnue de l'homéopathie est son effet placebo qui fonctionne chez de nombreuses personnes. Il est donc acceptable de soulager des symptômes sans gravité comme un petit rhume mais il est toujours préférable de consulter un professionnel de la santé avant toute prise de médicament homéopathique ou non afin d'éviter d'éventuelles interactions indésirables.

L'homéopathie correspond à une pratique pseudo-scientifique de médecine alternative qui a été inventée en 1796 par Samuel Hahnemann.

Cette pratique repose essentiellement sur le principe qu'il est possible de soigner un patient en diluant très fortement des substances qui, lorsqu'elles sont concentrées, pourraient provoquer des symptômes assez similaires à ceux que le patient rencontre.

Or, au delà d'un certain nombre de dilutions, les remèdes se basant sur l'homéopathie sont totalement dépourvus de tout principes actifs.

Afin de mettre au point un remède homéopathique, il est nécessaire d'utiliser la technique de dilutions infinitésimales. Ce principe consiste à diminuer la toxicité des substances choisies dans la composition du remède par application du principe de similitude. Suite à cela, il est nécessaire d'agiter très fortement les préparations. Ainsi, après chaque dilution, la préparation est secouée de façon énergique manuellement ou mécaniquement. Cela permettrait de conserver les effets pharmacologiques du principe malgré des dilutions importantes.

La mémoire de l'eau

Pour expliquer cette méthode, Jacques Benveniste, en 1987, mettra au point l'hypothèse de la mémoire de l'eau. Cette hypothèse reposerait sur la possibilité que l'eau garderait en mémoire les propriétés de la substances précédemment diluées même lorsque ces substances sont absente sous la forme d'une empreinte électromagnétique de la molécule.

Cependant, cette hypothèse est considérée comme scientifiquement invraisemblable, et les précédentes démonstrations de cette hypothèse ne furent nullement convaincantes car truquées ou biaisées par la présence d'artefacts de manipulations.

La dilution et les dosages colorimétriques

Un dosage colorimétrique correspond à un type de dosage qu'il est possible de réaliser lorsqu'une réaction chimique donne des produits colorées et si l'intensité de la coloration est proportionnelle à la concentration de l'élément chimique à doser. Cette réaction repose donc logiquement sur la loi de Beer-Lambert.

Notez qu'il est aussi possible de procéder à un dosage colorimétrique en utilisant des indicateurs colorés qui vont se colorer selon les variations de pH et donc indiquer le point d'équivalence de la réaction. Dans ce cas, on parle alors de titrage colorimétrique.

Pour procéder à un tel dosage, il est alors nécessaire de procéder à la conception d'une gamme étalon.

Pour une gamme étalon valide, il est préférable que ce soit toujours la même personne qui manipule pour diminuer le risque d'erreur. En effet, si votre gamme étalon est incorrecte, vos résultats seront forcément faussés.

Quelques conseils à suivre lors de votre prochain TP

Pendant la séance, travailler étape par étape

Un élève qui ne restitue que des tableaux de mesures sans les interpréter n’aura rien compris et se verra sanctionné par le professeur lors de la notation. On termine complètement, rédaction et conclusion incluses, une expérience avant de commencer la suivante.

Ne pas recopier l’énoncé

Inutile de recopier le texte de l’énoncé du TP ! Aucun professeur ne juge le travail d’un élève au poids de sa copie ! De plus, cela vous ferait perdre un temps précieux à la réalisation de vos expériences.

Par contre, doivent y figurer pour chaque expérience: un schéma clair qui explique la manipulation et les conditions expérimentales (attention, ce n’est pas un dessin d’art donc ne pas y passer trop de temps ), la théorie, les tableaux de valeurs avec les unités,  le ou les graphes éventuels, les calculs éventuels et une conclusion.

Faire de beaux graphiques

Ne pas oublier d’indiquer le titre, les grandeurs correspondant à l’abscisse et l’ordonnée avec leur unité et l’échelle utilisée.

Les « points » seront préférentiellement des croix « droites »: trait horizontal + trait vertical bien visibles !

Si la courbe est censée être une droite, vérifier l’alignement des points (et le préciser dans le compte-rendu) et tracer une droite « moyenne ». Calculer son coefficient (sa pente), quasiment toujours utilisée pour conclure.

Exercices

Aide pour les exercices

Si vous disposez de 100 ml d'une solution de concentration 15 g/L. Comment devez-vous procéder si vous souhaitez transformer la solution de telle sorte qu'elle soit concentrée à 5 g/L.

Pour diminuer la concentration d'une solution, il faut y ajouter du solvant. Il est alors nécessaire de tout d'abord commencer l'exercice en identifiant les données clairement. Cette étape doit toujours être présente lorsqu'il s'agit d'un problème où l'on diminue la concentration d'une solution.

Identification des données

  • C1 = 15 g/L, cela correspond à la concentration initiale ;
  • V1 = 100 mL, cette valeur correspond au volume initial ;
  • C2 = 5 g/, cette valeur correspond alors à la concentration finale ;
  • V2 = ? ce qui correspond au volume final de la solution.

Première façon de résoudre le problème

Tout d'abord, il est nécessaire de se demander de combien la concentration finale est plus petite que la concentration initiale.

On procède au calcul suivant : 15 ÷ 5 = 3 permettant de déterminer que la concentration finale est 3 fois plus petite que la concentration initale.

Ainsi, on déduit que le volume final doit être 3 fois plus grand que le volume initial. Donc, 3 x 100 ml = 300 ml. Le volume final doit donc être de 300 ml. Puisqu'on commence avec 100 ml, il ne reste qu'à ajouter 200 ml de solvant (300 ml - 100 ml) pour diminuer la concentration de notre solution.

Deuxième façon de résoudre le problème

  • On utilise la relation suivante :

        \[ C _ 1 \times V _ 1 = C _ 2 \times V _ 2 \]

  • On isole la variable inconnue, ici, le volume final afin d'obtenir :

        \[ V _ 2 = \frac { C _ 1 \times V _ 1 } { C _ 2 } \]

  • On remplace les chiffres dans l'équation en s'assurant que les unités de la concentration initiale et de la concentration finales soient identiques.
  • On obtient alors : V2 = 300 ml (Les unités sont en ml puisque les g/L s'annulent entre eux.)
  • Le volume final étant de 300 ml, on doit ajouter 200 ml de solvant à notre solution qui en contenait déjà 100 ml au départ.

Exercice n°1

Le Coca-Cola peut être considéré comme une solution contenant entre autres choses 0,25 mol.L-1 de saccharose (de formule C12H22O11). De plus, on sait qu'un morceau de sucre pèse environ 6 g.

Combien de ces morceaux consomme-t-on lorsqu'on boit 33 cL de cette boisson ?

Exercice n°2

Un chimiste a préparé, dans des fioles jaugées de 100 mL quatre solutions différentes. Une fois toutes ces
manipulations effectuées, le chimiste a voulu étiqueter ses fioles. Hélas, un ami est venu le distraire et il les a mélangées par inadvertance. Aidez-le retrouver la composition de chacune des fioles :

  • une solution de glucose : sachant que la concentration de la solution de glucose est de 2 mol.L-1,
    • Calculer la masse de glucose qui a été nécessaire à sa préparation.
  • une solution de chlorure de sodium : le chimiste a introduit 18 g de chlorure de sodium dans une des fioles correspondantes et l'a complétée jusqu'au trait de jauge avec de l'eau distillée.
    • Quelle est la concentration de la solution ainsi obtenue ?
  • une solution d'amidon : le préparateur a prélevé 10 mL de solution d'un flacon marqué "solution d'amidon" de concentration 0,25 mol.L-1 ; il a introduit ces 10 mL dans la fiole jaugée puis l'a complétée jusqu'au trait de jauge avec de l'eau distillée.
    • Quelle est la concentration de la solution ainsi obtenue ?
  • une solution de saccharose : quatre morceaux de sucre de 6 g ont été introduits dans une autre fiole jaugée de 100 mL ; le chimiste l'a ensuite complétée jusqu'au trait de jauge avec de l'eau distillée.
    • Quelle est la concentration de la solution ainsi obtenue ?

Exercice n°3

La vitamine C ou acide ascorbique (de formule C6H8O6) se trouve naturellement dans les aliments (végétaux frais, foie, salade, persil). Antiscorbutique, elle augmente la résistance aux infections et à la fatigue et agit dans l'ossification.

Actuellement, les laboratoires pharmaceutiques proposent de la vitamine C de synthèse sous forme de comprimés.
Par exemple, un comprimé de vitamine C "Juvamine" contient 1 mmol de vitamine C.

  • Quelles différence y a-t-il entre la vitamine C de synthèse et la vitamine C issue de produits naturels ?
  • Sachant que la proportion de vitamine C (en mg pour 100 g) est de 50 pour les oranges, 172 pour le persil et de 36 pour le foie de veau, combien faut-il consommer de ces aliments pour ingérer autant de vitamine qu'avec 1 comprimé de Juvamine ?
  • On dilue 2 comprimés de Juvamine dans un 25 cL d'eau. On obtient unesolution d'acide ascorbique. Quelle est la concentration de cette solution ?

Exercice n°4

Pour doser une solution trop concentrée, on la dilue une première fois : on prélève 20 mL que l'on complète jusqu'à 100 mL. Puis on dilue à nouveau avec les mêmes proportions, la solution obtenue. La concentration de la solution finale est alors de C = 0,45 g/L

Quelle était la concentration de la solution initiale ?

Exercice n°5

Une solution aqueuse a une concentration massique de 90 g/L. On prélève 20 mL de cette solution et on ajoute 40 mL d'eau. On suppose que les volumes s'additionnent.

Quelle est la nouvelle concentration ?

Exercice n°6

On prélève un volume v0 = 20,0 mL d’une solution aqueuse de sulfate de cuivre II de concentration C0 =5,0 . 10-2 mol.L-1

Ce volume est introduit dans une fiole jaugée de 500 mL, on complète avec de l’eau distillée jusqu’au trait de
jauge, puis on homogénéise :

  • Comment prélève t on le volume V0 de la solution mère ?
  • Quelle est la concentration de la solution fille ?
    • On définira le taux de dilution T comme étant le rapport entre la concentration de la solution mère par la concentration de la solution fille
  • Calculer le facteur de dilution F effectué.
Besoin d'un professeur de Physique - Chimie ?

Vous avez aimé l’article ?

Aucune information ? Sérieusement ?Ok, nous tacherons de faire mieux pour le prochainLa moyenne, ouf ! Pas mieux ?Merci. Posez vos questions dans les commentaires.Un plaisir de vous aider ! :) 4,00/5 - 8 vote(s)
Loading...

Joy

Freelancer et étudiante en Sciences de la Vie et de la Terre, je suis un peu une grande sœur qui épaule et aide les autres pour observer et comprendre le monde qui nous entoure et ses curieux secrets !