Liquides et solutions

Liquides et solutions • Liquides • Etats physiques de la matière • Solutions • Composition quantitative d’une solution • Cas des solutions diluées Thierry PETITCLERC Biophysique du milieu intérieur PCEM1 – Université Paris 6

Etats physiques de la matière • Tendance au rassemblement • forces de liaison intermoléculaire énergie de liaison EL • Tendance à la dispersion • agitation thermique énergie cinétique moyenne EC • EL >> ECEL ~ EC EL << EC • Solide : - cohérentLiquide : - cohérentGaz : - non cohérent • - indéformable- fluide- fluide

Solutions • Définition : • mélange liquide homogène jusqu’au stade moléculaire Suspension Solution sang macromolécule( ex : ADN) sucre argent (dit colloïdal) Etat « colloïdal »

Composition quantitative d’une solution • a) définitions • solvant : composé le plus abondant (eau en biologie) • solutés : les autres unités cinétiques (molécules ou ions) • Une solution : - en théorie : contient nH2O moles de solvant et nosm = Sni moles (unités cinétiques) de i solutés différents (i = 1, 2, …n) • - en pratique : contient une masse mi de i solutés différents (i = 1, 2, …n) dans un volume V de solution.

b) fraction molaire • - eau : • - solutés : • propriété :fH2O + fS = 1 avec fS = Sfi • intérêt :Concept le plus exact(ne fait pas la distinction entre solvant et solutés)

c) concentration massique (ou pondérale) • (kg/m3 ou g/L) • Intérêt :Concept le plus pratique : • 1) Pour analyser une solution : mi grammes de soluté dans un échantillon de volume V litres. • 2) Pour préparer une solution(médicament, solution étalon etc.) : Poudre contenant 1,5 g d’antibiotique Poudre contenant 1,5 g d’antibiotique 60 g d’eau Eau qsp 60 mL 60 mL 60 mL 60 mL 1,5g/0,06L = 25 g d’antibiotique/L de solution = 125 mg d’antibiotique par cuiller de 5 mL 1,5g/0,06kg = 25 g d’antibiotique / kg d’eau = ? g/L de solution

d) concentration molale • - définition :(mol/kg ou mmol/L d’eau) • - intérêt :est un reflet de la fraction molaire fi • (M0 = masse molaire de l’eau = 0,018 kg/mol) • N.B. : la concentration molale n’est pas rigoureusement proportionnelle à la fraction molaire car fH2O dépend de fi

e) concentration molaire • - définition(mol/m3 ou mmol/L) • - intérêt :est plus pratique que la concentration molale car directement liée à la concentration massique. • (Mi : masse molaire du soluté i)

f) concentration osmolale • - définition :(osm/kg ou osm/L d’eau) • - intérêt :est un reflet de la fraction molaire de l’eau • soit : • - propriété :Dans deux solutions d’osmolalité identique, la fraction molaire de l’eau est égale.

g) concentration osmolaire • - définition :(osm/m3 ou mosm/L) • - intérêt :est plus pratique que la concentration osmolale car directement liée aux concentrations molaires et donc aux concentrations massiques. • cosmolaire = Scmolaire

h) concentration équivalente • intérêt : permet d’écrire l’électroneutralité de toute solution.

Cas des solutions diluées • 1) définition : fH2O = 1 à mieux que 1% (fH2O > 0,99) • avec M0 = 0,018 kg/mol • donc : fH2O > 0,99 si cosmolale < 0,56 osm/kg • Toutes les solutions biologiques peuvent être considérées comme diluées.

2) propriétés : • a) Dans une solution diluée (fH2O ~ 1), concentration molale et fraction molaire du soluté sont proportionnelles : • en effet : • La différence des fractions molaires d’un soluté entre deux solutions diluées est proportionnelle à la différence de ses concentrations molales. • b) La différence des fractions molaires de l’eau entre deux solutions diluées est proportionnelle à leur différence d’osmolalité. • en effet : • donc :

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