Comment calculer une concentration en pourcentage ?

Au-delà du B.A.-BA : Calculer une concentration en pourcentage avec finesse

Le calcul de la concentration en pourcentage d’une solution, une notion pourtant basique en chimie, recèle des subtilités souvent négligées. L’affirmation selon laquelle “la concentration en pourcentage massique d’une solution se calcule en divisant la masse du soluté par la masse totale de la solution, puis en multipliant par 100” est certes correcte, mais incomplète. Comprendre les nuances permet d’éviter des erreurs courantes et d’interpréter correctement les résultats.

Cet article vise à clarifier ces nuances en abordant différents types de concentrations en pourcentage et leurs implications.

1. La concentration en pourcentage massique (% m/m): Le cas classique

La formule mentionnée initialement, (% m/m) = (Masse du soluté / Masse de la solution) x 100, est effectivement la formule pour calculer la concentration en pourcentage massique. Ici, il est crucial de bien définir chaque terme :

• Masse du soluté: La masse de la substance dissoute (ex: sel dans l’eau). Elle s’exprime en grammes (g), kilogrammes (kg), etc.
• Masse de la solution: La masse totale de la solution, c’est-à-dire la somme de la masse du soluté et de la masse du solvant (ex: eau). Elle s’exprime dans les mêmes unités que la masse du soluté.

Exemple: On dissout 10g de sel dans 90g d’eau. La masse de la solution est 100g. La concentration en pourcentage massique de sel est donc : (10g / 100g) x 100 = 10% m/m

2. Au-delà du massique : Pourcentage volumique (% V/V) et pourcentage masse/volume (% m/V)

Il est important de distinguer le pourcentage massique d’autres types de pourcentages utilisés pour exprimer la concentration :

• Pourcentage volumique (% V/V): Utilisé pour les mélanges de liquides, il représente le volume du soluté par rapport au volume total de la solution. La formule est : (% V/V) = (Volume du soluté / Volume de la solution) x 100. Les unités de volume doivent être cohérentes (ex: mL, L).

• Pourcentage masse/volume (% m/V): Ce type de concentration exprime la masse du soluté (g) par rapport au volume total de la solution (mL ou L). La formule est : (% m/V) = (Masse du soluté (g) / Volume de la solution (mL)) x 100. L’utilisation de ce pourcentage est fréquente pour les solutions aqueuses.

Exemple (% m/V): On dissout 25g de sucre dans 500mL d’eau. La concentration en pourcentage masse/volume est : (25g / 500mL) x 100 = 5% m/V

3. Précautions et considérations

• Densité: Pour les solutions concentrées, la densité peut influencer le volume de la solution. Dans ces cas, une approximation simple peut être insuffisante, et il faut tenir compte de la densité pour une précision accrue.
• Additivité des volumes: Pour les mélanges de liquides, les volumes ne sont pas toujours strictement additifs. Le volume final peut être légèrement supérieur ou inférieur à la somme des volumes individuels.
• Unité de mesure: Il est impératif d’utiliser des unités cohérentes tout au long du calcul.

En conclusion, calculer une concentration en pourcentage demande une attention particulière aux unités et au type de pourcentage utilisé. Comprendre ces distinctions permet d’effectuer des calculs précis et d’interpréter correctement les données expérimentales. L’utilisation des notations % m/m, % V/V et % m/V évite toute ambiguïté et facilite la communication scientifique.