Spé. Physique-Chimie · Terminale · cours rédigé et vérifié par Claryo, conforme au Bulletin officiel
Les solutions commerciales (acides, bases concentrés) sont caractérisées par leur densité d et leur pourcentage massique p, et non directement par leur concentration molaire. Il faut donc savoir remonter à cette concentration avant de préparer une solution diluée utilisable au laboratoire.
La densité relie la masse volumique de la solution à celle de l'eau : d = \dfrac{\rho_{\text{solution}}}{\rho_{\text{eau}}}, avec \rho_{\text{eau}} = 1{,}00\times10^{3}\ \text{g·L}^{-1}. La masse de soluté contenue dans un litre de solution vaut p \times \rho_{\text{solution}} = p \times d \times \rho_{\text{eau}}. En divisant par la masse molaire M, on obtient la concentration molaire de la solution mère : C_0 = \dfrac{d\,\rho_{\text{eau}}\,p}{M}.
Pour préparer une solution fille de concentration et de volume voulus, on exploite la conservation de la quantité de matière lors d'une dilution : C_{\text{mère}} V_{\text{prélevé}} = C_{\text{fille}} V_{\text{fille}}. On en déduit le volume de solution mère à prélever, puis on opère avec la verrerie de précision. La sécurité est primordiale avec les concentrés : on verse toujours l'acide dans l'eau.
On calcule d'abord la concentration de la solution mère : \rho = d\,\rho_{\text{eau}}, puis masse de soluté par litre m = p\,\rho, puis C_0 = m/M. On calcule ensuite le volume à prélever par V_0 = C_1 V_1/C_0. On décrit enfin le protocole : prélèvement à la pipette, fiole jaugée, complément au trait de jauge, homogénéisation, avec la précaution acide dans l'eau.
Convertir le pourcentage massique en fraction (37 % devient 0,37). Homogénéiser les unités : \rho_{\text{eau}} en g·L^{-1} donne directement des masses par litre. Choisir une verrerie cohérente avec le volume calculé (pipette adaptée, fiole du bon volume). Ne jamais oublier la règle de sécurité acide dans l'eau pour la dilution exothermique.
Déroule la chaîne d \rightarrow \rho \rightarrow m_{\text{soluté}}/L \rightarrow C_0 en montrant chaque étape avec ses unités. Pour la dilution, écris explicitement la conservation de la matière avant d'isoler V_0. Décris la verrerie de précision (pipette, fiole jaugée) et termine par la précaution de sécurité, souvent valorisée dans le barème. Pense aussi à contrôler l'ordre de grandeur de ton résultat : une solution mère commerciale d'acide fort est typiquement de l'ordre de la dizaine de mol·L^{-1}, et le volume à prélever pour une solution diluée n'est que de quelques millilitres. Si tu obtiens un volume de prélèvement supérieur au volume final visé, c'est le signe d'une erreur de calcul. Enfin, une dilution apporte de l'eau sans modifier la quantité de soluté : c'est la base physique de la conservation de la matière que tu invoques.