Comment calculer la concentration

La concentration est une expression de la quantité de soluté dissoute dans un solvant dans une solution chimique. Il existe plusieurs unités de concentration. L’unité que vous utilisez dépend de la manière dont vous comptez utiliser la solution chimique. Les unités les plus courantes sont la molarité, la molalité, la normalité, le pourcentage en masse, le pourcentage en volume et la fraction molaire. Voici des instructions étape par étape pour calculer la concentration, avec des exemples.

Comment calculer la molarité d’une solution chimique

La molarité est l’une des unités de concentration les plus courantes. Elle est utilisée lorsque la température d’une expérience ne change pas. C’est l’une des unités les plus faciles à calculer.

Calculer la molarité: moles de soluté par litre de solution (pas le volume de solvant ajouté car le soluté prend un peu de place)

symbole: M

M = taupes / litre

Exemple: Quelle est la molarité d’une solution de 6 grammes de NaCl (~1 cuillère à café de sel de table) dissoute dans 500 millilitres d’eau ?

Tout d’abord, il faut convertir les grammes de NaCl en moles de NaCl.

D’après le tableau périodique :

• Na = 23,0 g/mol
• Cl = 35,5 g/mol
• NaCl = 23,0 g/mol + 35,5 g/mol = 58,5 g/mol
• Nombre total de moles = (1 mole / 58,5 g) * 6 g = 0,62 moles

Déterminez maintenant le nombre de taupes par litre de solution :

M = 0,62 moles de NaCl / 0,50 litre de solution = 1,2 M de solution (1,2 molaire de solution)

Notez que j’ai supposé que la dissolution des 6 grammes de sel n’affectait pas sensiblement le volume de la solution. Lorsque vous préparez une solution molaire, évitez ce problème en ajoutant du solvant à votre soluté pour atteindre un volume spécifique.

Comment calculer la molalité d’une solution

La molalité est utilisée pour exprimer la concentration d’une solution lorsque vous effectuez des expériences qui impliquent des changements de température ou que vous travaillez avec des propriétés colligatives. Notez qu’avec les solutions aqueuses à température ambiante, la densité de l’eau est d’environ 1 kg/L, donc M et m sont presque identiques.

Calculer la molalité: moles de soluté par kilogramme de solvant

symbole: m

m = taupes / kilogramme

Exemple: Quelle est la molalité d’une solution de 3 grammes de KCl (chlorure de potassium) dans 250 ml d’eau ?

D’abord, déterminez combien de taupes sont présentes dans 3 grammes de KCl. Commencez par rechercher le nombre de grammes par mole de potassium et de chlore sur un tableau périodique. Ensuite, additionnez-les pour obtenir le nombre de grammes par mole de KCl.

• K = 39,1 g/mol
• Cl = 35,5 g/mol
• KCl = 39,1 + 35,5 = 74,6 g/mol

Pour 3 grammes de KCl, le nombre de taupes est :

(1 mole / 74,6 g) * 3 grammes = 3 / 74,6 = 0,040 mole

Exprimez cela en moles par kilogramme de solution. Maintenant, vous avez 250 ml d’eau, soit environ 250 g d’eau (en supposant une densité de 1 g/ml), mais vous avez également 3 grammes de soluté, de sorte que la masse totale de la solution est plus proche de 253 grammes que de 250. En utilisant 2 chiffres significatifs, c’est la même chose. Si vous avez des mesures plus précises, n’oubliez pas d’inclure la masse du soluté dans votre calcul !

• 250 g = 0,25 kg
• m = 0,040 moles / 0,25 kg = 0,16 m KCl (0,16 solution molaire)

Comment calculer la normalité d’une solution chimique

La normalité est similaire à la molarité, sauf qu’elle exprime le nombre de grammes actifs d’un soluté par litre de solution. Il s’agit du poids équivalent en grammes du soluté par litre de solution.

La normalité est souvent utilisée dans les réactions acide-base ou lorsqu’il s’agit d’acides ou de bases.

Calculer la normalité: grammes de soluté actif par litre de solution

symbole: N

Exemple: Pour les réactions acide-base, quelle serait la normalité d’une solution 1 M d’acide sulfurique (H2SO4) dans l’eau ?

L’acide sulfurique est un acide fort qui se dissocie complètement en ses ions, H+ et SO42-, en solution aqueuse. Vous savez qu’il y a 2 moles d’ions H+ (l’espèce chimique active dans une réaction acide-base) pour chaque mole d’acide sulfurique en raison de l’indice dans la formule chimique. Ainsi, une solution d’acide sulfurique de 1 M serait une solution de 2 N (2 normal).

Comment calculer le pourcentage de concentration en masse d’une solution

La composition en pourcentage de masse (également appelée pourcentage de masse ou composition en pourcentage) est le moyen le plus simple d’exprimer la concentration d’une solution car aucune conversion d’unité n’est nécessaire. Il suffit d’utiliser une échelle pour mesurer la masse du soluté et de la solution finale et d’exprimer le rapport en pourcentage. N’oubliez pas que la somme de tous les pourcentages des composants d’une solution doit s’élever à 100

Le pourcentage en masse est utilisé pour toutes sortes de solutions, mais il est particulièrement utile lorsqu’il s’agit de mélanges de solides ou lorsque les propriétés physiques de la solution sont plus importantes que les propriétés chimiques.

Calculer le pourcentage de masse: masse du soluté divisée par la masse de la solution finale multipliée par 100%.

symbole: %

Exemple: L’alliage Nichrome est composé de 75% de nickel, 12% de fer, 11% de chrome, 2% de manganèse, en masse. Si vous avez 250 grammes de nichrome, quelle quantité de fer avez-vous ?

Comme la concentration est d’un pour cent, vous savez qu’un échantillon de 100 grammes contiendrait 12 grammes de fer. Vous pouvez établir une équation et résoudre l’inconnu « x » :

12 g de fer / 100 g d’échantillon = x g de fer / 250 g d’échantillon

Multiplier et diviser :

x= (12 x 250) / 100 = 30 grammes de fer

Comment calculer le volume et le pourcentage de concentration d’une solution

Le pourcentage de volume est le volume de soluté par volume de solution. Cette unité est utilisée lorsque l’on mélange des volumes de deux solutions pour préparer une nouvelle solution. Lorsque vous mélangez des solutions, les volumes ne sont pas toujours additifs, donc le pourcentage de volume est une bonne façon d’exprimer la concentration. Le soluté est le liquide présent en plus petite quantité, tandis que le liquide présent en plus grande quantité est le soluté.

Calculer le pourcentage de volumevolume de soluté par volume de solution (et non par volume de solvant), multiplié par 100%.

symbole: v/v %

v/v % = litres/litres x 100 % ou millilitres/millilitres x 100 % (peu importe les unités de volume que vous utilisez tant qu’elles sont les mêmes pour le soluté et la solution)

Exemple: Quel est le pourcentage en volume de l’éthanol si vous diluez 5,0 millilitres d’éthanol avec de l’eau pour obtenir une solution de 75 millilitres ?

v/v % = 5,0 ml d’alcool / 75 ml de solution x 100 % = 6,7 % de solution d’éthanol, en volume.

Comment calculer la fraction molaire d’une solution

La fraction molaire ou fraction molaire est le nombre de moles d’un composant d’une solution divisé par le nombre total de moles de toutes les espèces chimiques. La somme de toutes les fractions molaires est égale à 1. Notez que les moles s’annulent lors du calcul de la fraction molaire, il s’agit donc d’une valeur sans unité. Notez que certaines personnes expriment la fraction molaire en pourcentage (ce qui n’est pas courant). Dans ce cas, la fraction molaire est multipliée par 100 %.

symbole: X ou la lettre grecque chi minuscule, χ, qui est souvent écrite en indice

Calculer la fraction de taupe: XA = (moles de A) / (moles de A + moles de B + moles de C…)

Exemple: Déterminer la fraction molaire de NaCl dans une solution dans laquelle 0,10 mole de sel est dissoute dans 100 grammes d’eau.

Les moles de NaCl sont fournies, mais il vous faut encore le nombre de moles d’eau, H2O. Commencez par calculer le nombre de moles dans un gramme d’eau, en utilisant les données du tableau périodique pour l’hydrogène et l’oxygène :

• H = 1,01 g/mol
• O = 16,00 g/mol
• H2O = 2 + 16 = 18 g/mol (regardez l’indice pour noter qu’il y a 2 atomes d’hydrogène)

Utilisez cette valeur pour convertir le nombre total de grammes d’eau en taupes :

(1 mol / 18 g ) * 100 g = 5,56 moles d’eau

Vous disposez maintenant des informations nécessaires pour calculer la fraction molaire.

• Xsel = moles de sel / (moles de sel + moles d’eau)
• Xsalt = 0,10 mol / (0,10 + 5,56 mol)
• Xsalt = 0,02

Plus de moyens de calculer et d’exprimer la concentration

Il existe d’autres moyens faciles d’exprimer la concentration d’une solution chimique. Les parties par million et les parties par milliard sont utilisées principalement pour les solutions extrêmement diluées.

g/L = grammes par litre = masse de soluté / volume de solution

F = formalité = formule unités de poids par litre de solution

ppm = parties par million = rapport des parties de soluté pour 1 million de parties de solution

ppb = parties par milliard = ratio des parties de soluté pour 1 milliard de parties de solution.