Déterminer expérimentalement une concentration en masse - Maxicours

Déterminer expérimentalement une concentration en masse

Objectif

Estimer une concentration en masse en utilisant une échelle de teinte ou une courbe d’étalonnage de masses volumiques.

Points clés
  • Si un soluté colore une solution, on peut déterminer la concentration en masse du soluté dans une solution en comparant sa couleur à celles de solutions étalons de concentrations en masse connues.
  • Grâce à des solutions étalons, on trace une courbe d’étalonnage qui donne la masse volumique en fonction de la concentration en masse. On utilise la courbe pour déterminer la concentration en masse inconnue.
Pour bien comprendre
  • Concentration en masse – masse volumique
  • Dilution – dissolution
1. Introduction

La concentration en masse d’un soluté dans une solution peut influer sur certains de ses facteurs physiques, comme sa masse volumique ou sa couleur par exemple.

On dispose d’une solution S dont on veut déterminer la concentration en masse de soluté.

On dispose de plusieurs solutions, appelées solutions étalons ou gamme d’étalonnage, qui contiennent le même soluté que la solution S mais à différentes concentrations en masse connues.

En comparant la grandeur physique de la solution S à celles des solutions étalons, on peut estimer la concentration en masse inconnue.

2. Déterminer la valeur d'une concentration en masse à l'aide d'une échelle de teinte

Lorsqu’un soluté colore une solution, l’intensité de la couleur dépend de la concentration massique en soluté.

Ainsi, plus la couleur est foncée, plus la concentration massique est grande.

a. Réalisation d'une échelle de teinte

On dispose d’une solution mère de concentration en masse connue .
Par des dilutions successives, on obtient des solutions filles de concentrations massiques décroissantes connues C1, C2, C3


Échelle de teinte
b. Détermination de la concentration en masse

On dispose d’une solution S de concentration en masse C inconnue.

On compare la teinte de la solution de concentration inconnue à l’échelle de teinte.

Il est alors possible d’obtenir un encadrement de la valeur de la concentration en masse inconnue par comparaison.


Comparer la teinte d’une solution à l’échelle de teinte

La teinte de la solution S semble se situer entre les solutions de concentration C2 et C3, donc 

C2 C < C3.

Remarques
  • Cette méthode n’est possible que pour des solutés qui colorent la solution.
  • Cette méthode est imprécise et ne donne qu’un encadrement de la concentration en masse : elle suppose en outre un long travail de préparation des solutions de l’échelle de teintes.
3. Déterminer la valeur d'une concentration en masse à l'aide de masses volumiques

On étudie un exemple : détermination de la concentration en masse de glucose dans une solution sucrée S.

Étapes
  1. Réaliser une gamme d’étalonnage.
    On réalise une gamme d’étalonnage en préparant plusieurs solutions étalons (S1 à S6) de concentrations en masse de glucose connues.
    Solution S1 S2 S3 S4 S5 S6
    Concentration en masse C (en g·L1) 10 20 30 40 50 60
  2. Déterminer la masse volumique des solutions.
    On détermine expérimentalement la masse volumique ρ de chaque solution.
    Il faut pour cela mesurer le volume V, la masse m et calculer le rapport  pour chaque solution.
    Solution S1 S2 S3 S4 S5 S6
    Concentration en masse C (en g·L1) 10 20 30 40 50 60
    Masse volumique ρ (en g·L1) 1001 1005 1008 1011 1014 1017
  3. Tracer la courbe d’étalonnage.
    À l’aide d’un tableur, on trace le graphique qui donne la masse volumique en fonction de la concentration en masse : c’est la courbe d’étalonnage.

    Courbe d’étalonnage
  4. Déterminer la concentration en masse inconnue.
    On détermine enfin la masse volumique de la solution S et on utilise la courbe d’étalonnage pour savoir à quelle concentration en masse cela correspond.
    Exemple
    Si 100 mL de la solution S pèse 100,6 g alors sa masse volumique est :
     
    On lit sur la courbe d’étalonnage qu’une solution de glucose de masse volumique 1006 g·L1 a une concentration en masse de 24 g·L1.

    Courbe d'étalonnage

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