Title: Rap_02 : La concentration massique
Course: 2gl Physique: La santé > Section: Chap_041 Quelques connaissances en chimie

Source :webphysique.fr

Définition

La concentration massique est une grandeur définie pour tout soluté dissous dans une solution, elle correspond au rapport de la masse du soluté dissous par le volume total de la solution.

Sa valeur indique la masse de soluté présente dans un litre de solution (ou d’un autre volume suivant l’unité utilisée)

Par exemple:

- Un litre d’une solution d’eau salée de concentration massique 60 g/L contient 60 gramme de sel.
- Un litre de solution de caféine de concentration massique 20 mg/L contient 20 milligrammes de caféine.

Notation

La concentration massique se note C_m. L’indice « m » (comme « massique ») permet de la différencier de la concentration molaire simplement notée « C ». Cette notation peut être suivie du nom ou de la formule de l’espèce chimique concernée notée entre parenthèses.

Par exemple, la concentration massique du glucose peut être notée:

- simplement Cm s’il n’a aucune autre espèce chimique ou si aucune confusion n’est possible.
- C_m(glucose)
- C_m(C_6H_12O_6)

Formule

Si une solution de volume « V » contient une masse « m » d’une espèce chimique dissoute alors la concentration « Cm » de cette espèce chimique dans cette solution est donnée par la formule suivante:

C_m(espèce chimique)= m(espèce chimique) /V(Solution)

Où:

- m est en gramme (m)
- V est en litre (L)
- C_m est gramme par litre (g/L ou g.L^-1)

Exemple
Une solution de volume 500 mL a été obtenue en dissolvant 4,00 mg de diode, sa concentration est calculée grâce à la relation C_m= m / V
Avec m = 4,00 mg et V= 0,500 L
Soit C_m = 4,00/0,500
C_m= 8,00 mg/L

Remarque
Le gramme par litre est l’unité la plus fréquente mais la concentration massique peut s’exprimer en d’autres unités.

Les unités de concentration massique

L’unité de concentration massique est le rapport d’une unité de masse par une unité de volume.

La plus fréquente est le gramme par litre (g/L) qui est équivalente:

- au milligramme par millilitre (mg/mL)
- au kilogramme par kilolitre (kg/kL)
- au gramme par décimètres cube (g/dm^3)
- au kilogramme par mètre cube (kg/m^3)
- au milligramme par centimètre cube (mg/cm^3)

Une autre unité fréquente est le milligramme par litre (mg/L) qui est équivalente:

- au gramme par kilolitre (g/kL)
- au microgramme par millilitre ( μg/L)
- au milligramme par décimètre cube (mg/dm^3)
- au gramme par mètre cube (g/m^3)

Conversion

Étant donné que la concentration massique est une grandeur composée (elle est le rapport de deux grandeurs élémentaires: la masse et le volume) elle ne peut être convertie directement, il n’existe par exemple pas de tableau de tableau de conversion.

Pour la convertir il faut:

- considérer la concentration massique Cm comme le rapport d’une masse « m » par un volume « V »
- convertir la masse « m »
- convertir le volume « V »
- recalculer la concentration massique avec les valeurs converties de masse et volume

Exemple
Une solution de glucose a une concentration massique 0,0321 kg/m^3 on souhaite la convertir en milligrame par litre:

- On peut considérer que cette concentration correspond au rapport d’une masse m=0,0321 kg par un volume V=1,00 m^3
- conversion de la masse 0,0321 kg = 32,1.10^3 mg
- conversion du volume 1,00 m^3 = 1,00.103 dm^3 = 1,00.10^3 L
- masse volumique recalculée avec les nouvelle valeurs C_m= 32,1.10^3/1,00.10^3 = 32,1 mg/L

Remarque
Lorsque la masse de soluté est faible par rapport au volume de solvant ont peut faire l’approximation que le volume de solution correspond au volume de solvant. Il est parfois inévitable de faire cette approximation dans un exercice dont l’énoncé ne fournit pas le volume final.

Relation entre concentration massique et concentration molaire

La masse « m » d’un soluté peut être exprimé à partir de sa quantité de matière « n » et sa masse molaire M:
m = n.M
La concentration massique peut donc être exprimée par la relation suivante:
C_m = m/V
C_m = (n.M)/V
C_m = M.(n/V)
Or le rapport n/V correspond à la concentration molaire C d’où:

C_m = M.C

ou

C = C_m / M