Comment savoir si une solution est concentrée ?

Déterminer la concentration d’une solution : au-delà de la simple formule

La concentration d’une solution, concept fondamental en chimie, indique la quantité de soluté dissous dans une quantité donnée de solvant. Bien que la formule m(A) = n(A) × M(A) (où m(A) est la masse du soluté A, n(A) le nombre de moles de A et M(A) la masse molaire de A) permette de calculer la masse de soluté, elle ne renseigne pas directement sur la concentration de la solution. Déterminer si une solution est concentrée nécessite une approche plus nuancée et dépend du contexte. Il n’existe pas de seuil absolu définissant une solution “concentrée”, mais plutôt une appréciation relative.

Plusieurs méthodes permettent d’évaluer la concentration d’une solution et, par conséquent, de déterminer si elle est concentrée :

1. La concentration massique (ou densité) : Elle exprime la masse de soluté par unité de volume de solution (g/L, kg/m³). Une solution à forte concentration massique contient une grande quantité de soluté dans un petit volume. C’est une mesure simple et pratique, souvent utilisée pour les solutions aqueuses. Cependant, elle ne tient pas compte de la nature chimique du soluté. Deux solutions ayant la même concentration massique peuvent avoir des propriétés très différentes.

2. La concentration molaire (ou molarité) : Elle indique le nombre de moles de soluté par litre de solution (mol/L). C’est une mesure plus précise car elle prend en compte la masse molaire du soluté, fournissant une information sur la quantité de matière. Une solution à forte concentration molaire est une solution concentrée.

3. La concentration massique en pourcentage (% m/m ou % m/V) : Elle exprime la masse de soluté pour 100g de solution (% m/m) ou pour 100 mL de solution (% m/V). C’est une mesure simple et couramment utilisée, particulièrement dans les applications pratiques. Une solution à pourcentage élevé est considérée comme concentrée.

4. La fraction molaire : Elle représente le rapport du nombre de moles d’un composant sur le nombre total de moles de tous les composants de la solution. Utile pour des systèmes multi-composants, elle permet de comparer la contribution de chaque soluté à la solution.

5. La saturation : Comme mentionné, si le soluté ne se dissout pas complètement, la solution est saturée. Dans ce cas, la concentration maximale atteinte correspond à la solubilité du soluté dans le solvant à une température donnée. Une solution saturée est, par définition, une solution concentrée au maximum. L’ajout de soluté supplémentaire ne modifiera pas la concentration, mais conduira à la formation d’un précipité. La sursaturation est un état instable où la concentration dépasse la solubilité.

En conclusion, qualifier une solution de “concentrée” est relatif. Le choix de la méthode de quantification dépend du contexte et de l’information recherchée. Une solution concentrée se caractérise par une quantité importante de soluté par unité de volume ou de masse de solution, mesurée selon la méthode appropriée (concentration massique, molaire, pourcentage, fraction molaire), et peut atteindre son maximum lorsqu’elle devient saturée. Il est donc essentiel de préciser la méthode de mesure utilisée pour éviter toute ambiguïté.