Calcul de Concentration Ionique
Comprendre le Calcul de Concentration Ionique
Vous préparez une solution pour une expérience en laboratoire de chimie. Vous dissolvez du chlorure de sodium (NaCl), un composé ionique, dans l’eau pour obtenir une solution.
Données:
- Masse molaire du NaCl = 58,44 g/mol
- Masse de NaCl utilisée = 5 g
- Volume final de la solution = 250 mL
Questions:
- Calcul de la quantité de matière de NaCl
- Calculez la quantité de matière de NaCl dissoute en moles.
- Décomposition ionique
- Sachant que le NaCl se dissocie complètement en ions sodium (Na⁺) et en ions chlorure (Cl⁻), déterminez la quantité de chaque type d’ion dans la solution.
- Calcul de la concentration molaire
- Calculez la concentration molaire des ions Na⁺ et Cl⁻ dans la solution, exprimée en moles par litre (mol/L).
- Vérification de la neutralité électrique
- Vérifiez la neutralité électrique de la solution en comparant les charges totales des ions positifs et négatifs. Expliquez pourquoi ces charges doivent être égales.
Correction : Calcul de Concentration Ionique
1. Calcul de la Quantité de Matière de NaCl
Pour calculer la quantité de matière de NaCl, nous utilisons la formule suivante :
\[ n = \frac{\text{masse}}{\text{masse molaire}} \] \[ n = \frac{5\, \text{g}}{58.44\, \text{g/mol}} \]
Effectuons ce calcul :
\[ n = \frac{5}{58.44} \] \[ n \approx 0.0855\, \text{moles} \]
2. Décomposition Ionique
Le NaCl se dissocie complètement dans l’eau pour former des ions sodium (Na⁺) et chlorure (Cl⁻). Chaque mole de NaCl donne une mole de Na⁺ et une mole de Cl⁻. Donc, dans la solution, nous avons :
- Quantité de Na⁺ = 0,0855 moles
- Quantité de Cl⁻ = 0,0855 moles
3. Calcul de la Concentration Molaire des Ions Na\(^+\) et Cl\(^-\)
La concentration molaire \(C\) est donnée par la formule :
\[ C = \frac{n}{\text{Volume en litres}} \]
- Pour les ions Na\(^+\) :
\[ C_{\text{Na}^+} = \frac{0.0855}{0.25} \] \[ C_{\text{Na}^+} = 0.342\, \text{mol/L} \]
- Pour les ions Cl\(^-\) :
\[ C_{\text{Cl}^-} = \frac{0.0855}{0.25} \] \[ C_{\text{Cl}^-} = 0.342\, \text{mol/L} \]
4. Vérification de la Neutralité Électrique
Pour vérifier la neutralité électrique, nous comparons les charges totales des ions Na\(^+\) et Cl\(^-\). La charge d’une mole d’ions Na\(^+\) est \(+1\) et pour Cl\(^-\), c’est \(-1\).
- Charge totale des ions Na\(^+\) : \( +0.0855 \times 1 = +0.0855 \)
- Charge totale des ions Cl\(^-\) : \( -0.0855 \times 1 = -0.0855 \)
Les charges positives et négatives s’équilibrent exactement, affirmant ainsi la neutralité électrique de la solution.
Conclusion
La solution de NaCl préparée a une concentration de 0,342 mol/L pour les ions Na⁺ et Cl⁻. Elle respecte le principe de neutralité électrique, ce qui est essentiel pour toutes les solutions ioniques en chimie.
Calcul de Concentration Ionique
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