NOMBRES - Curiosités, théorie et usages

 

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Seconde

 

Sommaire de cette page

>>> Faire fondre ou dissoudre

>>> Solubilité

>>> Sulfate de fer

>>> Degré d'alcool

 

 

 

Solutions et solutés

Dissolution

 

Objets des cours de seconde. Cette page est consacrée à quelques exemples de calculs en présence de puissances et utilisant la règle de trois.

 

 

Faire fondre ou dissoudre?

 

*    Le sucre et le sel "fondent" dans l'eau. En tout cas ils disparaissent. Ils se dissolvent. L'ensemble est la solution et l'ingrédient dissous est le soluté.

*    Le verbe fondre est réservé au changement d'état d'un ingrédient comme l'eau qui d'eau solide (glace) fond en eau liquide. Le sel, lui, fond à une température de 800°C. Ce n'est pas le cas dans une solution. Les molécules de l'ingrédient (sucre ou sel ou …) se mélangent à celles de l'eau.
 

Le saviez-vous? À chaque fois que nous ajoutons 29 grammes de sel dans un litre l'eau, sa température d'ébullition augmente de 0,5°C. En fait, les molécules de sel se séparent en atomes (ions) de sodium et de chlore. Ces particules se glissent entre celles de l'eau. Plus serrées, il faut plus d'énergie pour que les molécules d'eau se frayent un chemin vers la surface et passer à l'état vapeur. De plus, les molécules d'eau sont polaires (comme un aimant). Elles ont tendance à se coller aux ions sodium et aux ions chlore. Nécessité de plus d'énergie pour les séparer et rendre les molécules d'eau libres de leur mouvement vers la surface. Quels que soient les ingrédients que vous mettez dans l'eau ils feront augmenter la température d'ébullition.

 

*    L'eau est un bon solvant pour les composés à structure ionique.

 

 

 

Solubilité

 

*    Le sel est très soluble dans l'eau. Mais jusqu'à un certain point. À partir de 357 grammes de sel dans un une litre d'eau, le surplus ne se dissout plus. La solution est saturée. Une partie supplémentaire pourra se dissoudre en chauffant la solution (391 g pour 100°C).

Solubilité du chlorure de sodium à 25°C:              357 g / l        

     Masse atomique du sodium (Na)                        22,989 g / l

     Masse atomique du chlore (Cl)                          35,453 g / l

     Quantité de sel pour une mole                          58,442 g / l

Solubilité en moles (257/58,4)                               6,1 moles / l

 

*    La quantité de moles par litres est appelée concentration molaire (ou molarité). La concentration molaire du chlorure de sodium vient d'être calculée: 58,442. Une solution contenant 58,442 grammes de NaCl est de molarité 1.

 

Exemple

Solution de chlorure de calcium (CaCl2)                11,1 g              

     Masse atomique du calcium (Ca)                       40,078 g / l

     Masse atomique du chlore (Cl)                          35,453 g / l

     Quantité de CaCl2 pour une mole                      110,984 g / l

Concentration molaire (11,1 / 110,9)                      0, 1 mole / l

 

*    La masse atomique ou masse molaire est répertoriée pour chacun des éléments.

*    La mole est une quantité de matière (molécules ou atomes ou ions) prise comme référence.

 

 

 

Sulfate de fer (En rose, les données du problème)

 

*    Sulfate de fer

*    Masse molaire


FeSO4

55,845 + 32,065 + 4 x 15,999

= 151,906

 

*    Solution de sulfate de fer

*    Concentration molaire

*    Mole de sulfate de fer (de soluté)

 

 

10 cm3 = 10-2 litre

10-2 mole par litre

10-2 x 10-2 = 10-4

 

*    Masse de sulfate de fer

                  en milligrammes

 

151,906 x 10-4

151,906 x 10-1 = 15,2 mg

 

 

Degré d'alcool

 

*    Éthanol

*    Masse molaire (M)

*    Masse volumique (µ)

 

 

C2H5OH

2 x 12 + 5 x 1 + 16 + 1
= 46 g . mol-1

0,8 g . cm-3

 

*    Volume de vin (V)

*    Concentration molaire (Cm)

 

½ litre = 0,5 l = 500 cm3

2 moles / litre

 

*    Masse d'éthanol dans 2 moles

*    Volume occupé (v) par un litre
 

 

2 x M = 2 x 46 = 92 g

92 / 0,8 = 115 cm3

 

*    Degré d'alcool (ou titre)
La donnée du volume de vin n'est pas utile, un piège?

 

 

115 / 1000 =  11,5° ou 11,5% vol.

Voir Énigme sur le degré d'alcool du mélange

 

 

Bilan

Avec ces rudiments vous êtes prêts à aborder les nombreux exercices avec corrigés que vous trouverez sur le Net.

 

 

 

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Sites

*          Concentration molaire – Guy Chaumeton

*          Les solutions avec mode opératoire

*          Solutions – concentration – préparation de solutions – exercices corrigés

*          Nombreux autres …

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