Prévenir et sécuriser : bilan de matière, dosages et conductimétrie

Les notions à connaître

Quantité de matière (mole)

Grandeur, notée $n$ et exprimée en mol, comptant le nombre d'entités chimiques. Une mole contient $N_A = 6{,}02 \times 10^{23}$ entités. Exemple : $18\,\text{g}$ d'eau ($M = 18\,\text{g/mol}$) correspondent à $n = 18/18 = 1\,\text{mol}$.

Volume molaire $V_m$

Volume occupé par une mole de gaz, identique pour tous les gaz dans les mêmes conditions : $V_m \approx 24\,\text{L/mol}$ à $25\,^{\circ}\text{C}$ et pression atmosphérique. Exemple : dans un airbag, $2\,\text{mol}$ de $N_2$ libèrent $V = 2 \times 24 = 48\,\text{L}$ de gaz.

Bilan de matière

Comptabilité des quantités de réactifs consommés et de produits formés à partir de l'équation ajustée. Exemple : dans $2\,\text{NaN}_3 \to 2\,\text{Na} + 3\,\text{N}_2$, $2\,\text{mol}$ d'azoture produisent $3\,\text{mol}$ de diazote pour gonfler l'airbag.

Concentration en masse et en quantité de matière

Concentration en masse $c_m = m/V$ (en $g/L)$ et concentration molaire $c = n/V$ (en $mol/L),$ reliées par $c_m = c \times M$. Exemple : une eau à $c_m = 0{,}5\,\text{g/L}$ de sulfate ($M = 96\,\text{g/mol}$) a $c \approx 5{,}2 \times 10^{-3}\,\text{mol/L}$.

Dosage par titrage

Détermination d'une concentration inconnue par réaction totale avec une solution de concentration connue. L'équivalence est atteinte quand les réactifs sont introduits en proportions stœchiométriques. Exemple : titrage de l'acidité d'un lait (indice de fraîcheur) par la soude.

Dosage conductimétrique

Suivi de la conductivité $\sigma$ d'une solution pendant l'ajout d'un réactif pour repérer l'équivalence (rupture de pente de la courbe). Exemple : dosage des ions chlorure d'une eau par le nitrate d'argent.

DJA et DJT

Dose journalière admissible (additifs) ou tolérable (contaminants) : masse maximale d'une substance ingérable par kg de masse corporelle et par jour sans risque. Exemple : DJA de l'aspartame $= 40\,\text{mg/kg/jour}$.

Alcootest (oxydoréduction)

L'éthanol $C_2H_6O$ est oxydé, les ions dichromate orange $Cr_2O_7^{2-}$ sont réduits en ions chrome(III) verts $Cr^{3+}$. Le changement de couleur révèle la présence d'alcool. Exemple : la coloration verte apparaît au-delà du seuil légal.

Les erreurs à éviter en chimie, biologie et physiopathologie humaines

• ✗ Utiliser $V_m$ pour un solide ou un liquide.

  ✓ $V = n \times V_m$ ne vaut QUE pour les gaz. Pour un $solide/liquide,$ on passe par la masse volumique.

• ✗ Confondre concentration en masse $c_m$ $(g/L)$ et concentration molaire $c$ $(mol/L).$

  ✓ Elles sont reliées par $c_m = c \times M$. Vérifier systématiquement l'unité demandée.

• ✗ Oublier de multiplier la DJA par la masse corporelle.

  ✓ Une DJA en $mg/kg/$jour ne donne une dose totale qu'après multiplication par la masse en kg.

• ✗ Ne pas respecter les proportions de l'équation.

  ✓ Dans $2\,\text{NaN}_3 \to 3\,\text{N}_2$, $2\,\text{mol}$ donnent $3\,\text{mol}$, pas $2\,\text{mol}$.

Sais-tu répondre à ces questions ?

Les corrigés détaillés sont dans le quiz du chapitre.

1. Quelle relation permet de calculer le volume d'un gaz à partir de sa quantité de matière ?
2. Une eau contient $0{,}96\,\text{g/L}$ d'ions sulfate ($M = 96\,\text{g/mol}$). Quelle est sa concentration molaire ?
3. Dans l'alcootest, quel changement de couleur révèle la présence d'alcool ?
4. Quelle quantité de matière représente $36\,\text{g}$ d'eau ($M = 18\,\text{g/mol}$) ?
5. La DJA de l'aspartame est $40\,\text{mg/kg/jour}$. Pour une personne de $50\,\text{kg}$, la dose admissible est :