B/ Bilan : rappels du collège
Dans une boisson énergétique ou isotonique, Il y a :
Surtout de l'……… : C'est l'espèce chimique ultra-majoritaire appelée le ………..
Des espèces chimiques dissoutes (ions et molécules) appelés ……….
Exemples : ……….
Une Solutionest formée d’un ……… et de……… : la boisson énergétique est une solution ………. car le solvant est l’eau.
Cette solution est un mélange ……….., c’est-à-dire que l’on ne voit qu’un seul constituant à l’œil nu (une ………..).
Ce n’est pas le cas de l’Orangina, des sodas qui sont des mélanges
……….(plusieurs ………..) (voir programme de 5ème)
Toutes les espèces chimiques ne sont pas solubles dans les solvants. Pour fabriquer les boissons, les espèces chimiques doivent l’être dans l’eau.
Expérience :Pour les trier et les identifier, on branche un générateur de tension dans un tube en U contenant la boisson énergisante. Certaines migrent, d’autres pas.
On peut les classer en trois catégories :
Les ……….. : Atomes ou groupes d’atomes ayant
………. un ou des électrons.
Exemples :………..… Ils migrent vers le pole ……… du générateur. Ils sont chargés ………..
Les ……… : Atomes ou groupes d’atomes ayant
……… un ou des électrons.
Exemple : ……… Ils migrent vers le pole ……. du générateur. Ils sont chargés ……….
Les ……… : constituées de plusieurs
………..
Exemple : ………... Elles sont
………. électriquement.
2/ La concentration massique.
Définition :
………
………
Point Information n°1 : Au collège, vous auriez écrit g/L. Les scientifiques utilisent la notation g.L-1car elle est beaucoup plus pratique quand les calculs deviennent compliqués.
Dans g.L-1 :
Le « . » a la signification de multiplié par( « x »). On n’utilise pas le signe « x » parce qu’on le confond trop souvent avec l’abscisse d’un point x.
On remplace la division « /L » par une multiplication parL-1.
Et bien oui :
1/10 = 0,1 = 10-1 1/5 = 0,2 = 5-1 1/100 = 1/102 = 10-2
1/L = L-1 1/cm3 = cm-3
Donc diviser un nombre ou une unité revient à multiplier par la puissance opposée de ce nombre
Point information n°2 : La précision et l’incertitude sur des mesures.(Voir fiche technique)
Exemple 1 : On dissout 25,0 mg de glucose pesé avec une balance dans 100 mL d’eau mesurée avec une éprouvette graduée (précision à 1 mL).
Quelle est la concentration massique du glucose ?
Quand on écrit 25, 0 mg, le « 0 »qui est situé à la fin du nombre, a une signification très importante. L’écriture 25 mg n’a pas la même signification physique.
Ecrire 25,0 mg sous-entend que la précision sur la masse est à 0,1 mg. Donc on peut écrire m = (25,0 ± 0,1) mg.
La masse mesurée est donc comprise entre 24,9 mg <25,0 mg <25,1 mg.
Dans 25,0 mg, il y a 3 chiffres significatifs et la balance est précise à 0,1 mg près.Prix de la balance : 1000 euros
Ecrire 25 mg sous-entend que la précision sur la masse est à 1 mg. Donc on peut écrire m = (25 ± 1) mg. La masse mesurée est donc comprise entre 24 mg < 25 mg<25 mg.
Dans 25,0 mg, il y a 2 chiffres significatifs et la balance est précise à 1 mg près .Prix de la balance : 500 euros
Ecrire 100 mL sous-entend que le volume est connu à 1mL près. Donc V = (100 ± 1) mL et 99 mL < 100 mL < 101 mL Il y a 3 chiffres significatifs.
Donc cglucose = ,
.= 0,250 g.L-1
Exemple 2 : On dissout 50,0 mg de glucose pesé avec une balance dans 1,5 L d’eau mesurée avec une éprouvette graduée (précision à 0,1 L ).
m = (50,0 ± 0,1) mg V = (1,5 ± 0,1) L Donc cglucose = ,
. = 0,033 g.L-1 et pas 0,0333333333333 g.L-1
3/ Préparer une boisson énergétique par dissolution
Exemple : Préparation d’une boisson énergétique isotonique : V = 100,0 mL de solution aqueuse de saccharose de concentration c
saccharose= 60 g.L
-1On utilisera la relation :
4/ Préparer une boisson énergétique moins concentrée (hypotonique) par dilution.
Exemple : Préparation de la boisson diluée 10 fois : V = 100,0 mL ; c
saccharose= 6,0 g.L
-1On appelle solution ………la solution que l’on veut diluer.
On appelle solution ……….. la solution moins concentrée obtenue à partir de la solution mère.
Quel volume de solution mère VM allons-nous prélever ?
Nous connaissons : cM = 60 g.L-1 ; cF = 6,0 g.L-1 ; VF = 100 mL et on cherche
V
M?Un volume VM de concentration CM contient une masse mM de saccharose. La solution fille contiendra donc autant de saccharose que le volume de solution mère prélevé : La masse m de soluté est la même avant et après la dilution : Donc
Soit D’où
Application numérique :
On exprime aussi souvent le
facteur de dilution f :
B/ BILAN
La quantité de matière n est une grandeur de comptage des entités chimiques. Son unité est la …………, symbole ……….
Une mole d’entités chimiques est un paquet contenant environ ……… entités chimiques. Ce nombre s’appelle la
………..
.
La quantité de matière n est reliée au nombre d’entités chimiques
N
et à la constante d’AvogadroNa
par la relation :Il en découle les deux autres relations et
n
: en ………….N
: ………Na
: en………..La masse molaire M est la masse d’une mole d’entités chimiques. Elle est exprimée en g.mol-1. La relation entre la quantité de matière n, la masse m et la masse molaire M est :
Il en découle les deux autres relations : et
n : en ………….
m : en …………..
M : en ………..
6/ La concentration molaire C
A / Définition
La concentration molaire
C,
oumolarité est la quantité de matièren
contenue dans un litre de solution.Il en découle les deux autres relations : et
C : en ………
n : en ………
V : en ………
Remarque: La concentration molaire d’un ion X+ ou X- est notée ………. ou ………... La masse molaire M d’un ion est la même que celle de l’atome correspondant.
La concentration molaire
C
est reliée à la concentration massique c par la relation :C : en ……….
B/ Applications Exercice 1 :
On veut préparer V = 100 mL de solution aqueuse de saccharose de concentration molaire C = 0,25 mol.L-1. Données : Formule du saccharose : C12H22O11 ; Masses molaires : M(O) = 16 g.mol-1 ; M(H) = 1 g.mol-1 ; M(C) = 12 g.mol-1
1/ Calcule la masse molaire du saccharose C12H22O11.
2/ Quelle quantité de matière n de saccharose faut-il prélever ?
3/ Quelle masse m de saccharose faut-il peser ?
On souhaite préparer une solution fille F diluée 10 fois à partir de la solution précédente (solution mère M) 4/ Quelle est la concentration molaire CF de la solution fille ?
Exercice 2 :
On veut préparer V = 200,0 mL de solution aqueuse ionique de chlorure de sodium (Na+ + Cl-) de concentration molaire [Na+] = [Cl-]= 0,552 mol.L-1
Données : M(Na) = 23 g.mol-1 ; M(Cl) = 35,5 g.mol-1
1/Quelle est la masse molaire M du chlorure de sodium NaCl.
2/ Quelle est la concentration massique c de la solution de chlorure de sodium ?
3/ Déduis en la masse m de chlorure de sodium nécessaire à la préparation.
4/ Calcule la quantité de matière n correspondante.
Formules à connaitre
C = n
V Concentration molaire
c = C x M Relation entre concentration massique et molaire
n =
