Comment calculer la concentration à partir de la densité ?

Comment calculer la concentration à partir de la densité

La concentration est un paramètre crucial pour comprendre les propriétés et le comportement des solutions. Elle peut être exprimée de différentes manières, l’une des plus courantes étant la concentration molaire (c), c’est-à-dire le nombre de moles de soluté par litre de solution.

Dans certains cas, la densité (ρ) et le titre massique (t) d’une solution peuvent être connus. La densité représente la masse par unité de volume, tandis que le titre massique exprime la masse de soluté par masse de solution. Ces informations peuvent être utilisées pour calculer la concentration molaire à l’aide de la formule suivante :

c = t x ρ

où :

• c est la concentration molaire en moles par litre (mol/L)
• t est le titre massique en grammes de soluté par gramme de solution (g/g)
• ρ est la densité en grammes par millilitre (g/mL)

Dérivation de la formule :

La densité est définie comme :

ρ = m/V

où :

• m est la masse de la solution en grammes (g)
• V est le volume de la solution en millilitres (mL)

Le titre massique est défini comme :

t = m_solute / m_solution

où :

• m_solute est la masse du soluté en grammes (g)
• m_solution est la masse de la solution en grammes (g)

En combinant ces équations, on obtient :

ρ = (m_solute / m_solution) / V

En réarrangeant, on trouve :

m_solute = ρ x t x V

La concentration molaire est définie comme :

c = n/V

où :

• n est le nombre de moles de soluté (mol)
• V est le volume de la solution en litres (L)

En substituant l’équation précédente pour m_solute, on obtient :

c = (ρ x t x V) / (MW x V)

où :

• MW est la masse molaire du soluté en grammes par mole (g/mol)

En simplifiant, on obtient la formule finale :

c = t x ρ

Exemple :

Calculons la concentration molaire d’une solution dont la densité est de 1,25 g/mL et dont le titre massique est de 0,25 g/g.

c = t x ρ
c = 0,25 g/g x 1,25 g/mL
c = 0,3125 mol/L

Par conséquent, la concentration molaire de la solution est de 0,3125 mol/L.

Cette formule permet un calcul pratique de la concentration molaire à partir de la densité et du titre massique, ce qui est utile dans divers contextes, notamment en chimie, en biologie et en ingénierie.