Concentration molaire


Concentration molaire

La concentration molaire d'un constituant, ou molarité, est sa quantité de matière par unité de volume[1]. La notation utilisée[2] est c d'où la formule de définition :

c = \frac {n} {V}
  • n\, : quantité de matière
  • V\, : volume de la solution
  • c\, : concentration molaire

Lorsqu'il n'y a pas d'ambiguïté, on utilise simplement le terme "concentration". Cette notion est surtout appliquée aux constituants en solution, mais elle est également valable à l'état pur et dans les mélanges gazeux. La définition montre que la concentration est une grandeur qui ne dépend pas de la quantité de matière présente ; il s'agit donc d'une grandeur intensive comme par exemple la masse volumique.

En système international c s'exprime en mol/m3 ou mol.m-3, mais en pratique on utilise traditionnellement les mol/L ou mol.L-1 avec 1 mol/L = 1000 mol/m3. Par exemple 1 mol l'eau liquide à 25°C occupe un volume de 0,018 L donc la concentration de l'eau dans l'eau pure est de 55,5 mol/L. Dans la vapeur d'eau à 100°C sous 1 atm ce même volume est de 30,6 L donc la concentration de l'eau y est de 0,033 mol/L soit 1700 fois moins que dans l'eau liquide.

Dans les solutions ioniques il existe le plus souvent plusieurs espèces chimiques en équilibre. Par exemple une solution d'un acide faible HA de concentration globale cHA contient les espèces H+, A- et HA à cause de l'équilibre de dissociation HA ⇆ H+ + A-. La concentration de l'espèce X est alors notée [X], soit ici [H+],[A-] et [HA]. Le bilan de matière d'acide s'écrit alors

cHA = [A-] + [HA]

Ces deux notations différentes permettent de distinguer clairement :

  • d'une part la concentration globale ci d'un constituant i obtenue par pesée
  • d'autre part les concentrations effectives [Xj] des espèces chimiques Xj qui s'en déduisent par les diverses réactions d'ionisation de complexation ou d'oxydo-réduction.

L'unité mol/L est souvent abrégée en M, par exemple une solution de HCl à 0,1 mol/L est désignée comme une solution 0,1 M de HCl.

Les concentrations sont principalement utilisées dans 3 domaines de la chimie :

  • L'analyse quantitative par volumétrie
  • La cinétique chimique
  • La théorie des ions (théorie de Debye et Hückel).

En thermodynamique on leur préfère les fractions molaires ou les molalités qui ont l'avantage d'être indépendantes de la température et de la pression.


Références

  1. IUPAC Goldbook
  2. La notation C (majuscule) est réservée au nombre d'entités (molécules, ...) par unité de volume avec C = NAc. C s'exprime en m-3 tandis que c s'exprime en mol.m-3

Voir aussi


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