Comment calculer les concentrations des ions ?

Calcul des concentrations ioniques

En chimie, la concentration ionique est un paramètre crucial pour comprendre le comportement des solutions et les réactions chimiques qui s’y déroulent. Les ions sont des atomes ou des molécules qui ont perdu ou gagné des électrons, leur conférant une charge électrique. Pour calculer les concentrations ioniques, il est nécessaire de connaître la concentration molaire de la solution et les coefficients stoechiométriques de l’équation de dissociation ionique.

Concentration molaire

La concentration molaire (c) d’une solution est définie comme le rapport entre la quantité de soluté (n, en moles) et le volume de la solution (V, en litres). La formule est :

c = n/V

Cette valeur indique la quantité de matière dissoute par unité de volume. Elle est généralement exprimée en moles par litre (mol/L).

Équation de dissociation ionique

Lorsqu’un sel ionique se dissout dans l’eau, il se dissocie en ions. L’équation de dissociation ionique indique le nombre de moles d’ions produits par mole de sel dissous. Par exemple, le chlorure de sodium (NaCl) se dissocie selon l’équation suivante :

NaCl → Na+ + Cl-

Cela signifie qu’une mole de NaCl produit une mole d’ions sodium (Na+) et une mole d’ions chlorure (Cl-).

Calcul des concentrations ioniques

Étant donné une solution de concentration molaire c et une équation de dissociation ionique, il est possible de calculer les concentrations ioniques en utilisant les coefficients stoechiométriques.

Pour les ions monogéniques, tels que Na+ ou Cl-, la concentration ionique est égale à la concentration molaire de la solution :

[Na+] = c
[Cl-] = c

Cependant, pour les ions polygéniques, tels que les ions sulfate (SO42-) ou phosphate (PO43-), la concentration ionique est obtenue en multipliant la concentration molaire par le coefficient stoechiométrique de l’ion. Par exemple, pour le sulfate de sodium (Na2SO4), l’équation de dissociation ionique est :

Na2SO4 → 2Na+ + SO42-

La concentration ionique en sulfate est donc :

[SO42-] = 2c

Exemple

Considérons une solution de chlorure de potassium (KCl) de concentration molaire c = 0,1 M. L’équation de dissociation ionique est :

KCl → K+ + Cl-

Les concentrations ioniques en potassium et en chlorure sont :

[K+] = c = 0,1 M
[Cl-] = c = 0,1 M

Conclusion

Le calcul des concentrations ioniques est essentiel pour comprendre le comportement des solutions et les réactions chimiques qui s’y déroulent. En utilisant la concentration molaire de la solution et les coefficients stoechiométriques de l’équation de dissociation ionique, il est possible de déterminer les concentrations des différents ions présents dans la solution.