🧪 Concentration molaire : préparer une solution au labo
Le jour du TP noté, le professeur demande « 100 mL de sulfate de cuivre à 0,100 mol/L ». Panique ? Non : une formule, une balance, une fiole jaugée et des gestes précis. Ici, tu fais le TP en entier, tu approches le trait de jauge goutte à goutte… et tu peux même commettre exprès les erreurs les plus célèbres pour voir ce qu'elles coûtent !
🧪 Mode d'emploi : règle les curseurs (à droite, ou sous l'animation sur téléphone), lance avec ▶, observe les mesures et relève les 🎯 défis. Le bouton ⛶ agrandit l'animation, idéal sur téléphone à l'horizontale.
Ce que tu vois
- La masse à peser se calcule AVANT la pesée : m = C × V × M. La balance au centième de gramme fixe la précision : quelques grammes se pèsent très bien, mais quelques centigrammes sont très imprécis.
- Le bas du ménisque doit être sur le trait de jauge, l'œil à la hauteur du trait : la loupe montre l'écart en millimètres. Une goutte de trop et le volume est trop grand… on ne peut plus l'enlever !
- Sans tare, la balance compte aussi la coupelle : il y a beaucoup moins de solide que prévu et la solution est bien trop diluée. Sans rinçage, des cristaux restent collés : la concentration est un peu trop faible.
- Une fiole jaugée est précise à quelques dixièmes de pourcent ; la graduation d'un bécher ne l'est qu'à 5 % environ, celle d'une éprouvette à quelques pourcents.
- Lors d'une dilution, la quantité de soluté prélevée se retrouve entière dans la fiole fille : Cmère × Vmère = Cfille × Vfille.
Expériences à faire
- Calcule la masse de sulfate de cuivre pentahydraté à peser pour 100 mL à 0,100 mol/L, puis vérifie avec le TP : obtiens-tu moins de 1 % d'écart ?
- Arrête-toi 2 cm sous le trait de jauge : la solution est-elle trop concentrée ou trop diluée ? De combien ?
- Coche « Oublier de tarer » et refais la même pesée : quelle masse de solide y a-t-il vraiment ? Quel écart sur C ?
- Quelle pipette jaugée et quelle fiole faut-il pour diluer 20 fois ? Trouve deux réponses différentes.
- Pourquoi est-il impossible de peser directement le permanganate pour 100 mL à 1,00 × 10−3 mol/L avec une balance au centième ? Quelle astuce utilise-t-on au laboratoire ?
La chimie derrière l'animation
- Concentration molaire (ou concentration en quantité de matière) : C = n / V, avec n en mol, V en L et C en mol/L (ou mol·L−1).
- Quantité de matière d'un solide pesé : n = m / M. Pour préparer un volume V de solution de concentration C par dissolution, on pèse m = C × V × M. Exemple : 250 mL de sérum salé à 0,200 mol/L demandent m = 0,200 × 0,250 × 58,5 ≈ 2,93 g de NaCl.
- Protocole de dissolution : tarer la coupelle, peser, transvaser avec un entonnoir, rincer coupelle et entonnoir à l'eau distillée, remplir la fiole jaugée aux ¾, boucher et agiter jusqu'à dissolution, compléter jusqu'au trait de jauge (bas du ménisque), boucher et homogénéiser.
- Dilution : la quantité de soluté se conserve, Cmère × Vmère = Cfille × Vfille. Facteur de dilution : F = Cmère / Cfille = Vfille / Vmère. On prélève Vmère à la pipette jaugée et on complète dans une fiole jaugée de volume Vfille.
- Modèle de l'animation : balance au centième de gramme, coupelle de 1,85 g, 4 % du solide perdus sans rinçage, graduations à ± 5 % (bécher) et ± 4 % (éprouvette), haut d'une fiole non homogénéisée 20 % moins concentré ; solubilités : ordres de grandeur à 20 °C.
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