Solutions aqueuses et concentrations en milieu de soin

Les notions à connaître

Soluté, solvant et solution

Le soluté est l'espèce dissoute, le solvant est le liquide qui dissout (souvent l'eau), la solution est le mélange homogène obtenu. Exemple : dans un sérum physiologique, le soluté est le chlorure de sodium NaCl et le solvant est l'eau, pour une concentration de $9\,\text{g/L}$.

Quantité de matière (mole)

Grandeur $n$ (en mol) comptant les entités chimiques, reliée à la masse par $n = m/M$ où $M$ est la masse molaire. Exemple : $5{,}85\,\text{g}$ de NaCl ($M = 58{,}5\,\text{g/mol}$) correspondent à $n = 5{,}85/58{,}5 = 0{,}10\,\text{mol}$.

Masse molaire M

Masse d'une mole d'une espèce, en $g/mol,$ obtenue en additionnant les masses molaires atomiques. Exemple : pour le glucose $C_6H_{12}O_6$, $M = 6 \times 12 + 12 \times 1 + 6 \times 16 = 180\,\text{g/mol}$.

Concentration en masse

Masse de soluté dissoute par litre de solution : $c_m = m/V$, en $g/L.$ Exemple : une poche de sérum glucosé à $50\,\text{g/L}$ contient $m = c_m \times V = 50 \times 0{,}5 = 25\,\text{g}$ de glucose dans $500\,\text{mL}$.

Concentration molaire

Quantité de matière de soluté par litre de solution : $c = n/V$, en $mol/L.$ Reliée à la concentration en masse par $c_m = c \times M$. Exemple : un sérum physiologique à $9\,\text{g/L}$ de NaCl a $c = 9/58{,}5 \approx 0{,}15\,\text{mol/L}$.

Dissolution

Préparation d'une solution en dissolvant une masse pesée de soluté solide dans un volume précis de solvant, à l'aide d'une fiole jaugée. Exemple : préparer $250\,\text{mL}$ d'une solution à $4\,\text{g/L}$ nécessite de peser $m = 4 \times 0{,}250 = 1{,}0\,\text{g}$ de soluté.

Dilution

Obtention d'une solution fille moins concentrée à partir d'une solution mère, en ajoutant du solvant : la quantité de soluté se conserve, donc $c_1 V_1 = c_2 V_2$. Exemple : diluer $10$ fois un antiseptique concentré revient à prélever $1$ volume de mère pour $9$ volumes d'eau.

Facteur de dilution

Rapport $F = c_1/c_2 = V_2/V_1$, sans unité, qui indique de combien la solution a été diluée. Exemple : passer de $c = 0{,}20\,\text{mol/L}$ à $c = 0{,}05\,\text{mol/L}$ correspond à un facteur $F = 4$.

Les erreurs à éviter en physique-chimie pour la santé

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

  ✓ Elles sont reliées par $c_m = c \times M$ ; toujours vérifier l'unité demandée dans l'énoncé.

• ✗ Oublier de convertir les millilitres en litres.

  ✓ $500\,\text{mL} = 0{,}500\,\text{L}$ : une concentration se calcule toujours avec un volume en litres.

• ✗ Croire qu'une dilution modifie la quantité de soluté.

  ✓ La dilution n'ajoute que du solvant : le nombre de moles de soluté est conservé ($c_1 V_1 = c_2 V_2$).

• ✗ Prendre le volume de solvant ajouté au lieu du volume final de solution.

  ✓ La concentration se rapporte au volume TOTAL de solution, pas au seul volume d'eau versé.

Sais-tu répondre à ces questions ?

Les corrigés détaillés sont dans le quiz du chapitre.

1. Quelle relation relie la masse et la quantité de matière d'un soluté ?
2. Quelle est la concentration en masse d'un sérum physiologique en NaCl ?
3. Comment sont reliées concentration en masse $c_m$ et concentration molaire $c$ ?
4. Quelle masse de glucose faut-il pour préparer $500\,\text{mL}$ d'une solution à $50\,\text{g/L}$ ?
5. On dilue $10\,\text{mL}$ d'une solution à $0{,}20\,\text{mol/L}$ jusqu'à $100\,\text{mL}$. Quelle est la concentration finale ?