Préparation d'une solution par Préparation d'une solution par

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TP 1

Préparation d'une solution par Préparation d'une solution par

dissolution dissolution

Objectifs

Objectifs de la séance :de la séance :

- Mesurer des masses pour étudier la variabilité du volume mesuré par une pièce de verrerie ; - Choisir et utiliser la verrerie adaptée pour préparer une solution par dissolution.

L’utilisation de solutions sucrées chez les enfants de moins de quatre mois a pour objectif de diminuer voire de supprimer certaines douleurs. Cet effet analgésique apparait dans les 60 à 120 secondes suivant l’administration de la solution sucrée et dure environ 5 à 7 minutes.

Un fabricant indique :

« Solution buvable de saccharose (C12H22O11) à usage pédiatrique, sans conservateur, non injectable. Présentée en unidoses de 2 mL, hygiène, facilité et sécurité d’emploi. Dans 1,00 mL de solution il y a 240 mg de saccharose. L’autre composant est de l’eau distillée. »

Comment préparer cette solution pour nouveau-né ?

1. Étude préliminaire

Après avoir lu l’encadré ci-dessus, répondre aux questions suivantes :

Q1. Rappeler la définition du mot « solution ».Q1.

Q2. Qu’est-ce qu’un solvant ? Dans le cas de la solution de saccharose, quel est le solvant ?Q2.

Q3. Qu’est-ce qu’un soluté ? Dans le cas de la solution de saccharose, quel est le soluté ?Q3.

Q4.

Q4. Calculer la concentration en masse (cM) de saccharose de la solution du fabricant.

Q5.

Q5. Quelle masse de saccharose faudrait-il dissoudre pour préparer une solution de 50,0 mL ?

2. La verrerie utilisée en chimie

Voici une liste de dessins représentant la verrerie que vous allez utiliser cette année en chimie. Représentez dans les cases les schémas correspondant à chaque dessin de verrerie et indiquez aussi le nom.

Tube à essais

Dessin Schéma Dessin Schéma

Question s

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3. Choix de la verrerie

La solution buvable présentée en introduction, comme toute solution utilisée dans le domaine médical, doit être préparée avec précision.

Voici le matériel mis à disposition :

Nom Précision Photo

Bécher de 50 mL

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Éprouvette graduée de 50 mL

Fiole jaugée de 50 mL

Pour déterminer quelle verrerie est la plus précise, nous allons suivre le protocole suivant : Protocole expérimental :

 Peser chacun des éléments de verrerie sec à disposition ;

 Les remplir d’eau du robinet jusqu’à la graduation 50 mL (précisément), puis peser l’eau qu’ils contiennent ;

 Vider les récipients et recommencer les opérations  et  à deux reprises.

 Présenter les résultats sous forme de tableau (3 estimations de la masse d’eau pour chacun des trois récipients).

 Les résultats expérimentaux seront mis en commun afin d’avoir un échantillon significatif de données à exploiter.

Rappel : la masse volumique de l’eau est ρeau = 1,000 kg.L⁻¹ = 1,000 g.mL⁻¹.

Q6.

Q6. Expliquer comment déterminer le volume d’eau des échantillons d’eau pesés.

Exploitation des résultats expérimentaux :

Remplir le tableau Excel de mise en commun des résultats. En déduire la valeur moyenne du volume (noté V´ ou encore Vmoy) et l’écart-type σ des volumes pour chaque type de verrerie :

Bécher Éprouvette graduée Fiole jaugée V´ en

mL σ en mL

L’écart-type σ de la série de mesures est une valeur caractérisant la dispersion des résultats.

Q7. Quel type de verrerie présente la plus grande dispersion ? La plus petite ?Q7.

Q8. Indiquer le type de verrerie qu’il va falloir utiliser afin de préparer une solution de saccharose de 50,0 Q8.

mL.

4. Préparation de la solution

Question

Question s

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Préparer un volume V = 50,0 mL de la solution de saccharose étudiée dans la partie 1, en suivant le protocole suivant :

Protocole expérimental :

Détermination de la masse de soluté à prélever

 À partir de la valeur de la concentration en masse cm voulue et du volume V de la verrerie, calculer la masse m de soluté à prélever ;

Pesée du soluté

 Faire la tare de la balance avec la coupelle (ou le sabot) dessus puis y déposer la masse de solide souhaitée ;

Dissolution du soluté

 Verser un peu d’eau (environ jusqu’à la moitié) dans l’instrument de verrerie choisi dans la partie 2 ;

 Verser ensuite le soluté et utiliser la pissette d’eau distillée pour récupérer la moindre trace de soluté présente dans la coupelle (ou le sabot) ;

 Boucher le récipient et agiter jusqu’à dissolution complète du soluté ; Obtention de la solution

 Ajuster le niveau de liquide jusqu’au trait de jauge ;

 Boucher le récipient et agiter pour homogénéiser la solution.

5. Conclusion

Que doit-on retenir de cette séance ? Votre conclusion devra inclure une réponse à la question posée en début d’activité.

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C C ORRECTION ORRECTION

1. Étude préliminaire

Réponses aux questions : Q1.

Q1. Solution = mélange d’un soluté et d’un solvant. Le solvant étant l’espèce majoritaire.

Q2. Dans le cas de la solution de saccharose, le solvant est l’eau.Q2.

Q3. Dans le cas de la solution de saccharose, le soluté est le saccharose.Q3.

Q4. Concentration en masse (cQ4. M) de saccharose de la solution du fabricant : Par définition,



-1 m

soluté

soluté solution

concentration en masse (en g.L ) m masse de soluté (en g)

V volume de la solution (en L) c

c_m

solution

= m V

A.N. : cM = 240  10^–3  (1  10^–3) = 240 g.L^–1

Q5. Masse de saccharose à dissoudre pour préparer une solution de 50,0 mL :Q5.

Il faut préparer 50,0 mL d’une solution de saccharose de concentration en masse cM = 240 g.L^–1 Or m = cM  V

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A.N. : m = 240  50,0  10^–3 = 12 g

 Il faudra donc peser 12 g de saccharose et les dissoudre pour obtenir V = 50,0 mL de solution.

2. La verrerie utilisée en chimie

Tube à essais Erlenmeyer

Bécher Cristallisoir

Eprouvette graduée Ampoule à décanter

Fiole jaugée Ballon à fond rond

Entonnoir Agitateur en verre

Spatule Pissette

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3. Choix de la verrerie

Nom Précision Photo

Bécher de 50 mL Pas précis

Éprouvette graduée de 50 mL Peu précis

Fiole jaugée de 50mL Très précis

Réponse à la question :

Q6. Il faut utiliser la masse volumique de l’eau : VQ6. eau = meau  ρ_eau

Q7. Le bécher présente la plus grande dispersion alors que la fiole jaugée présente la plus petite.Q7.

Q8.

Q8. Il va falloir utiliser la fiole jaugée, qui est l’instrument de verrerie le plus précis (plus petite dispersion) parmi ceux proposés, pour préparer une solution de saccharose de 50,0 mL.

FICHE TP n°1 – Préparation d’une solution par dissolution FICHE TP n°1 – Préparation d’une solution par dissolution

Type d’activité : Activité expérimentale (TP)

Conditions de mise en œuvre : manipulation en binômes.

durée : 1 h 30 min Pré- requis :

 Savoir ce qu'est une solution ;

 Savoir calculer une concentration en masse.

THEME DOMAINE

CONSTITUTION DE LA MATIÈRE Description et caractérisation de la matière à l’échelle macroscopique

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NOTIONS ET CONTENUS COMPÉTENCES ATTENDUES

Solvant, soluté

Concentration en masse.

Identifier le soluté et le solvant à partir de la composition […]

d’une solution.

Mesurer des masses pour étudier la variabilité du volume mesuré par une pièce de verrerie ; choisir et utiliser la verrerie adaptée pour préparer une solution par dissolution […].

Liste du matériel : Paillasse élève

- 1 fiole jaugée de 50 mL - 1 bécher de 50 mL

- 1 éprouvette graduée de 50 mL - Pissette d’eau distillée

- 1 pipette en plastique

- 1 coupelle (ou un sabot) de pesée - 1 entonnoir

- 1 balance au 1/10^ème

Bureau professeur :

- Saccharose + capsule + spatules - Balance de précision

Masse de glucose par paillasse :

Solution à préparer 50,0 mL à la concentration cM = 240 g.L^–1

 m = 240  50,0  10^–3 = 12 g

L L ES ES INCERTITUDES INCERTITUDES

L’évaluation des incertitudes par des méthodes statistiques est dite de type A (ex : plusieurs mesures).

Quand la détermination statistique n’est pas possible, on dit que l’évaluation de l’incertitude est de type B (ex : mesure unique).

On appelle incertitude-type une incertitude de mesure exprimée sous la forme d'un écart-type⁽¹⁾: elle est définie comme étant l’écart-type sur la valeur moyenne.

1 L'écart-type sert à mesurer la dispersion, ou l'étalement, d'un ensemble de valeurs autour de leur valeur moyenne. Plus l'écart-type est faible, plus la population de mesures est homogène.

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 Évaluation de type A de l’incertitude-type On suppose n résultats de mesurage alors :

- L’écart-type expérimental a pour expression : ^exp

 

²

1

1 m m

n 1

n k k

s



 





(avec ¹

m 1 m

n

n k k





) - L’incertitude-type est donnée par : ^exp

s 1 s

 n

 L’incertitude-type élargie de type A (qui constituera l’incertitude de la mesure, U(M)) définit l’intervalle, autour du résultat du mesurage dont on puisse s’attendre à ce qu’il comprenne une fraction élevée de la distribution de valeurs pouvant être attribuées au mesurande. Elle est associée à un niveau de confiance.

Elle est donnée par :

U(M) = k  s

incertitude-type (A ou B)

facteur d'élargissement (donné par le niveau de confiance) s

k







Remarque : L’incertitude de mesure U(M) s’écrit toujours avec un chiffre significatif, et est arrondie, dans tous les cas, par excès.

Calcul d’un écart type de type A avec Excel 2007 : Syntaxe :

ECARTYPE(nombre1,[nombre2],...) La syntaxe de la fonction ECARTYPE contient les arguments suivants :

 Nombre1 (Obligatoire) : premier argument numérique correspondant à un échantillon de population.

 nombre2; ... (Facultatifs) : arguments numériques 2 à 255 correspondant à un échantillon de population.

Vous pouvez aussi utiliser une matrice ou une référence à une matrice plutôt que des arguments séparés par des points-virgules.

Notes :

- La fonction ECARTYPE part de l’hypothèse que les arguments ne représentent qu’un échantillon de la population. Si vos données représentent l’ensemble de la population, utilisez la fonction ECARTYPEP pour en calculer l’écart type ;

- L’écart type est calculé à l’aide de la méthode « n-1 » en utilisant la formule suivante :

(où ^x est la moyenne de l’échantillon MOYENNE(nombre1;nombre2;…) et n est la taille de l’échantillon) - Les arguments peuvent être des nombres, des noms, des matrices ou des références contenant des

nombres ;

- Si un argument est une matrice ou une référence, seuls les nombres dans cette matrice ou cette référence sont comptés. Les cellules vides, les valeurs logiques, le texte ou les valeurs d’erreurs contenues dans cette matrice ou référence ne sont pas pris en compte.