Sciences · Chimie
Dilution d’une solution
Diluer une solution consiste à ajouter du solvant pour diminuer sa concentration. La quantité de soluté ne change pas, d’où la relation C_mère × V_mère = C_fille × V_fille.
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Un sirop trop sucré que l’on allonge d’eau, un produit ménager concentré à diluer avant usage, une solution de laboratoire préparée à partir d’une solution plus concentrée : dans tous les cas, on réalise une dilution. C’est une opération de base de la chimie, au programme de seconde en France, qui repose sur une idée simple : ajouter de l’eau ne change pas la quantité de soluté, seulement le volume dans lequel il est réparti.
Le vocabulaire
Pour les notions de concentration massique (g/L) et molaire (mol/L), voir solutions et concentration.
La relation fondamentale
Le soluté prélevé dans la solution mère se retrouve en entier dans la solution fille :
m(soluté) = C_m(mère) × V_mère = C_m(fille) × V_fille
On écrit donc, pour une concentration massique ou molaire :
C_mère × V_mère = C_fille × V_fille
Le protocole
Matériel : un bécher, une pipette jaugée du volume à prélever avec une propipette, une fiole jaugée du volume final, une pissette d’eau distillée, un bouchon. Voir matériel de laboratoire.
- Verser un peu de solution mère dans un bécher (on ne pipette jamais directement dans le flacon de réserve).
- Rincer la pipette avec un peu de solution mère, puis jeter ce rinçage.
- Prélever le volume V_mère avec la pipette jaugée, en ajustant le bas du ménisque au trait de jauge.
- Verser ce volume dans la fiole jaugée, préalablement rincée à l’eau distillée.
- Ajouter de l’eau distillée jusqu’aux deux tiers environ, boucher et agiter.
- Compléter à la pissette puis au compte-gouttes jusqu’au trait de jauge, l’œil à la hauteur du trait.
- Boucher et retourner plusieurs fois la fiole pour homogénéiser.
Le volume final est le volume de la fiole jaugée, et non le volume d’eau ajouté : pour une dilution par 10 dans une fiole de 100 mL, on ajoute environ 90 mL d’eau, mais on complète jusqu’au trait.
Les dilutions successives et les gammes
Pour obtenir un facteur de dilution très élevé (1 000, par exemple), on enchaîne plusieurs dilutions : trois dilutions par 10 donnent une dilution par 10 × 10 × 10 = 1 000.
Pour un dosage par étalonnage, on prépare une gamme de solutions filles de concentrations connues, puis on compare la solution inconnue à cette gamme, par sa couleur ou à l’aide d’un spectrophotomètre (voir loi de Beer-Lambert).
| Solution | V_mère (mL) | V_fille (mL) | Facteur F | Concentration (si C_mère = 1,0 g/L) |
|---|---|---|---|---|
| S₁ | 50,0 | 100,0 | 2 | 0,50 g/L |
| S₂ | 20,0 | 100,0 | 5 | 0,20 g/L |
| S₃ | 10,0 | 100,0 | 10 | 0,10 g/L |
| S₄ | 5,0 | 100,0 | 20 | 0,050 g/L |
Expérience classique : la gamme de couleurs
Avec une solution de permanganate de potassium (violette) ou un colorant alimentaire, on réalise plusieurs dilutions : la teinte s’éclaircit à mesure que le facteur augmente. On observe ainsi qu’une solution moins concentrée est moins colorée, à épaisseur égale, ce qui est la base du dosage colorimétrique.
Erreurs fréquentes
- Confondre volume d’eau ajouté et volume final : on complète au trait de jauge.
- Inverser le facteur : une dilution par 10 divise la concentration par 10, elle ne la multiplie pas.
- Utiliser une éprouvette pour une dilution précise : il faut une pipette jaugée et une fiole jaugée.
- Oublier d’homogénéiser : la solution n’a pas la même concentration partout.
- Mélanger les unités de volume : V_mère et V_fille doivent être dans la même unité (mL et mL).
Exercice corrigé
Énoncé. On dispose d’une solution mère de sulfate de cuivre à C₀ = 0,50 mol/L. On veut préparer 50,0 mL de solution à C₁ = 0,020 mol/L. 1) Calculer le facteur de dilution. 2) Calculer le volume de solution mère à prélever. 3) Indiquer la verrerie nécessaire.
Corrigé.
F = 0,50 / 0,020 = 25.V₀ = V₁ / F = 50,0 / 25 = 2,0 mL, ouV₀ = C₁ × V₁ / C₀ = 0,020 × 50,0 / 0,50 = 2,0 mL.- Une pipette jaugée (ou graduée) de 2 mL avec propipette, une fiole jaugée de 50 mL, un bécher, une pissette d’eau distillée.
Questions fréquentes
La dilution change-t-elle la masse de soluté ?
Non. La masse et la quantité de matière de soluté restent les mêmes ; seul le volume augmente, donc la concentration baisse.
Que signifie « diluer au 1/10 » ?
Que la solution finale est dix fois moins concentrée : on prend 1 volume de solution mère pour obtenir 10 volumes au total, soit 1 volume de solution et 9 volumes d’eau.
Peut-on « concentrer » une solution ?
Oui, en évaporant une partie du solvant, ou en dissolvant davantage de soluté. L’évaporation de l’eau de mer dans les marais salants concentre le sel jusqu’à sa cristallisation.