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PREPARATION D’UNE SOLUTION PAR DILUTION D’UNE SOLUTION COMMERCIALE TRES CONCENTREE
1 - Objectifs:
Préparer un volume V de solution d’un composé X à la concentration C par dilution d’une solution commerciale de X . Les indications apparaissant sur l’étiquette du bidon contenant la solution commerciale sont la densité d de la solution, et le pourcentage en masse P du produit X.
2 - Choix et calculs préliminaires :
Il faut tout d’abord vérifier que l’on dispose d’une fiole jaugée de volume V ; Il faudra ensuite introduire un volume V0 de la solution commerciale dans la fiole.
On pourrait se contenter de peser la masse de solution commerciale contenant la masse de X correspondant à C.V mol, mais cette opération n’est pas toujours commode, surtout si le composé X est corrosif comme c’est souvent le cas ; on préfère donc calculer le volume V0 :
On ne dispose pas de la concentration molaire de la solution commerciale mais seulement de sa densité d et de son pourcentage en masse P.
La densité d’un liquide est le rapport de la masse volumique de ce liquide sur la masse volumique d’un liquide de référence qui est l’eau pure ; la masse volumique de l’eau pure reau peut être considérée comme égale à 1000 g. L-1 .
Le pourcentage en masse de X est tel que P = 100.mX / (mX + meau) où mX et meau représentent respectivement les masses de composé X et d’eau contenues dans un certain volume de solution. Notons enfin MX la masse molaire du composé X (en g.mol-1) .
Calculons la concentration molaire C0 de X dans la solution commerciale :
Un litre de solution a une masse de d.reau en gramme. Il contient une masse de X mX = (d .reau .P / 100) (en grammes) c'est à dire une quantité de matière nX = mX / MX = (d.reau.P / (100.MX)) mol. Cette quantité de matière contenue dans un litre de solution est bien la concentration C0 :
Le volume V0 s’obtient à partir de la relation C0.V0 = C.V, soit
On exprimera C en mol.L-1, V et V0 dans la même unité (mL ou L) , la masse molaire en g.mol-1 et la masse volumique en g. L-1 .
Soit à préparer, par exemple, 200,0 mL de solution d’acide chlorhydrique (HCl) à 0,50 mol.L par dilution d’une solution commerciale de densité d=1,16 contenant et dont le pourcentage en masse est 37%
On applique la relation ci-dessus avec MX = MHCl = 36,5 g.mol-1, reau = 1000 g. L-1, d = 1,16, C = 0,50 mol.L-1 et V = 200 mL
un litre de solution pèse d.reau = 1,16 . 1000 = 1160 g ; m HCl = 1160 . P / 100 = 1160 . 37 / 100 = 429,2 g
n HCl = m HCl / M HCl = 429,2 / 36,5 = 11,76 mol et donc C0 = 11,76 mol.L-1.
On trouve donc V0 = C.V / C0 = 0,5 . 200 / 11,76 = 8,50 mL
3 - Réalisation pratique :
La solution étant corrosive et très concentrée, mettons des lunettes et des gants de protection.Versons la solution à diluer dans un bécher: à l’aide d’une pipette graduée de 10mL munie d’un pipeteur, prélevons 8,50 mL de solution.
La solution prélevée est introduite dans une fiole jaugée de 200,0 mL contenant déjà environ100mL d’eau distillée, afin de modérer l’élévation de la température accompagnant la dilution et de limiter les éventuelles projections.
La fin de la préparation est analogue à celle de la dissolution d’un composé solide
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