Calculer le nombre de particules dans une solution

O calculer le nombre de particules dans une solution est un aspect fondamental pour nous de mesurer la effet colligatif (osmoscopie, cryoscopie, ébullioscopie et tonoscopie) causée par l'ajout d'un soluté à un certain solvant.

Plus le quantité de particules dans le soluté présent dans la solution, plus l'effet colligatif est intense. Le calcul du nombre de particules prend principalement en compte la nature du soluté qui a été ajouté.

La classification d'un soluté en fonction de sa nature s'effectue de la manière suivante :

• soluté moléculaire

C'est le soluté incapable de subir les phénomènes de dissociation ou ionisation, quel que soit le solvant auquel il a été ajouté. Exemples: glucose, saccharose, éthylène glycol etc.

Ainsi, comme un soluté moléculaire ne s'ionise ni ne se dissocie, si nous en ajoutons 15 molécules (particules) au solvant, nous aurons 15 molécules dissoutes.

• soluté ionique

C'est le soluté qui, ajouté au solvant, subit le phénomène d'ionisation (production de cations et d'anions) ou de dissociation (libération de cations et d'anions). Exemples: acides, bases, sels, etc.

Donc, si nous en ajoutons 15 molécules au solvant, nous avons 15 particules plus x particules.

Facteur de correction de Van't Hoff

Le scientifique Van't Hoff a développé une formule pour calculer le facteur de correction pour nombre de particules d'un soluté ionique dans une solution.

i = 1 + .(q-1)

Étant:

• i = facteur de correction de Van't Hoff.

• = degré de dissociation ou d'ionisation du soluté ;

• q = nombre de particules obtenues par dissociation ou ionisation d'un soluté ;

Le facteur de correction de Van't Hoff doit être utilisé pour multiplier la valeur trouvée pour le nombre de particules dans la solution. Donc, si, par exemple, le facteur de correction est de 1,5 et le nombre de particules du soluté dans la solution est de 8,5,10²², nous aurons:

nombre de particules réelles de soluté en solution = 1,5. 8,5.10²²

nombre de particules réelles de soluté en solution = 12.75.10²²

ou alors

nombre de particules réelles de soluté en solution = 1 275,10²³

Exemples de calcul du nombre de particules dans une solution

Exemple 1: Calcul du nombre de particules présentes dans une solution contenant 45 grammes de saccharose (C₆H₁₂O₆) dissous dans 500 ml d'eau.

Données de l'exercice :

• Masse du soluté = 45 grammes ;

• Volume de solvant = 500 ml.

Procédez comme suit :

1^O Marcher: déterminer la masse molaire du soluté.

Pour déterminer la masse du soluté, il suffit de multiplier la masse atomique de l'élément par le nombre d'atomes qu'il contient dans la formule. Additionnez ensuite tous les résultats.

Carbone = 12,12 = 144 g/mol
Hydrogène = 1,22 = 22 g/mol
Oxygène = 16,11 = 196 g/mol

Masse molaire =144 + 22 + 196
Masse molaire = 342 g/mol

2^O Marcher: Calculer le nombre de particules à l'aide d'une règle de trois faisant intervenir le nombre de particules et la masse.

Pour assembler la règle de trois, il faut se rappeler que, dans une masse molaire, la masse est toujours liée à la constante d'Avogadro, qui est 6.02.10²³ entités (molécules ou atomes, par exemple). Ainsi, comme le saccharose a des molécules, comme il est moléculaire (formé par une liaison covalente), il faut :

342 grammes de saccharose6.02.10²³ molécules
45 grammes de saccharose x

342.x = 45. 6,02.10²³

x = 270,9.10²³
342

x = 0.79.10²³ molécules

ou alors

x = 7.9.10²² molécules

Exemple 2 : Calculer le nombre de particules présentes dans une solution qui contient 90 grammes de carbonate de potassium (K₂CO₃) dissous dans 800 ml d'eau. Sachant que le degré de dissociation de ce sel est de 60%.

Données de l'exercice :

• Masse du soluté = 90 grammes ;

• Volume de solvant = 800 ml ;

• = 60 % ou 0,6.

Pour déterminer le nombre de particules de soluté dans cette solution, il est intéressant que les étapes suivantes soient développées :

1^O Marcher: déterminer la masse molaire du soluté.

Pour déterminer la masse du soluté, il suffit de multiplier la masse atomique de l'élément par le nombre d'atomes qu'il contient dans la formule. Additionnez ensuite tous les résultats.

Potassium = 39,2 = 78 g/mol
Carbone = 12,1 = 12 g/mol
Oxygène = 16,3 = 48 g/mol

Masse molaire =144 + 22 + 196
Masse molaire = 138 g/mol

2^O Marcher: calculer le nombre de particules à l'aide d'une règle de trois faisant intervenir le nombre de particules et la masse.

Pour assembler la règle de trois, il faut se rappeler que, dans une masse molaire, la masse est toujours liée à la constante d'Avogadro, qui est 6.02.10²³ entités (formule ionique, molécules ou atomes, par exemple). Ainsi, comme le carbonate a une formule ionique car il est ionique (formé par une liaison ionique), il faut :

138 grammes de carbonate 6.02.10²³ molécules
90 grammes de carbonate x

138.x = 90. 6,02.10²³

x = 541,8.10²³
138

x = 6.02.10²³ ions de formule (particules)

3^O Marcher: calculer le nombre de particules (q) à partir de la dissociation du sel.

Dans le carbonate de potassium, nous avons la présence de deux atomes de potassium dans la formule (K₂) et une unité de l'anion CO₃. La valeur de q pour ce sel est donc 3.

q = 3

4^O Marcher: calculer à partir du facteur de correction de Van't Hoff.

i = 1 + .(q-1)

i = 1 + 0,6. (3-1)

i = 1 + 0,6.(2)

je = 1 + 1,2

je = 2,2

5^O Marcher:déterminer le nombre de particules réelles présent dans la solution.

Pour déterminer le nombre de particules réelles dans cette solution, il suffit de multiplier le nombre de particules calculé par 2^O facteur de correction pas à pas calculé en 4^O marcher:

y = 6.02.10²³. 2,2

y = 13 244,10²³ particules

Par moi Diogo Lopes Dias

La source: École du Brésil - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/calculo-numero-particulas-uma-solucao.htm