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Niveau terminale
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Facteur de dilution

Posté par
Devoirs33
11-11-22 à 17:34

Bonjour,

J'ai de nombreuses questions concernant le volume fille et mère à prélever durant une dilution. Merci pour vos réponses.

Lors des TPs, on nous demande souvent de faire des dilutions en nous donnant le facteur de dilution, qui est par exemple 5.

Dans ce cas, j'utilise la formule f = Vfille / Vmère

Et on nous demande de trouver Vfille et Vmère à l'aide du facteur de dilution. Cependant nous n'avons pas la concentration Cm et Cf pour utiliser la relation Cm * Vm = Cf * Vf...

Ce que je fais dans ce cas (qui ne fonctionne pas tout le temps) :
Je sais que pour avoir un facteur de dilution égale à 5, je dois diviser 25 par 5 ce qui donne 5
Du coup, j'en déduis qu'il faut prélever un volume mère de 5 mL et un volume fille de 25 mL.

Mais cela ne fonctionne pas tout le temps puisque 10 / 2 = 5
et donc le volume mère sera de 2mL et le volume fille sera de 10 mL !

Cela me pose donc problème. Je ne sais pas quels volumes utiliser....
Merci de m'éclairer sur cette notion très importante.

Posté par
Witaek
re : Facteur de dilution 11-11-22 à 18:57

Bonjour, tu as l'air de t'emmêler un peu les pinceaux.

Le principe de la dilution est simple, à partir d'une solution initiale (mère) tu veux obtenir une solution de concentration inférieure (fille).

La dilution repose sur un principe simple : la quantité de matière prélevée à la solution mère reste constante.

On en tire l'égalité des quantité de matière :

n_{mère} = n_{fille}

et donc on en déduit la fameuse formule que tu as mentionné puisque (quantité de matière = concentration x volume) :


C_{mere} \times V_{mere} = C_{fille}\times V_{fille}

Ici, il faut bien comprendre chaque terme  :

C_{mère} = la concentration de la solution mère
C_{fille} = la concentration voulu de la solution fille
V_{mère} = volume de la solution mère qu'il faut prélever
V_{fille} = volume voulu de solution fille

Ici les éléments que j'ai mis en rouges sont importants à comprendre. De manière générale on cherche à connaître combien de volume de la solution mère on doit prélever pour effectuer la dilution. On réutilise donc la formule en isolant Vmère :

V_{mere} = \frac{C_{fille}\times V_{fille}}{C_{mere} }

Maintenant on va se soucier du facteur de dillution. On te donne un facteur de dillution = 5. Cela veut dire : la solution fille doit être 5 fois moins concentrée que la solution mère.

Comment traduire cela ? Simplement : C_{fille} = \frac{C_{mere}}{5}

On a plus qu'à remplacer Cfille dans la formule :


V_{mere} = \frac{C_{mere}\times V_{fille}}{5 \times C_{mere} } = \frac{V_{fille}}{5}

Traduction : si tu veux une solution fille de volume Vfille diluée 5 fois, il faudra prélever une volume de solution mère égal à Vfille / 5

Ainsi, le fait que tu n'aies pas accès aux concentrations n'a pas d'importance.

J'espère que cela répond à ta question...

Posté par
gbm Webmaster
re : Facteur de dilution 11-11-22 à 20:18

Bonjour,

Je me permets une intervention pour rappeler à Devoirs33 que j'ai déjà déroulé avec toi une méthode rédactionnelle pour aborder un exercice de dilution (et donc éviter de t'emmêler les pinceaux) : [lien]

Pourquoi n'es-tu pas repartie de celle-ci ?

Je ne suis pas très fan du facteur de dilution car je trouve qu'il est préférable de s'appuyer sur la propriété de conservation de la quantité de matière, avec une rédaction telle que proposée au §I. 2. de cette fiche (ce qui revient au raisonnement de Witaek).

A noter enfin que le facteur de dilution s'exprime aussi en rapport de concentrations molaires (voire massiques) - cf. la fiche :

\boxed{F = \dfrac{C_{\textrm{mère}}}{C_{\textrm{fille}}} =  \dfrac{V_{\textrm{fille}}}{V_{\textrm{mère}}} \Leftrightarrow C_{\textrm{mère}} \times V_{\textrm{mère}} = C_{\textrm{fille}}\times V_{\textrm{fille}} \Leftrightarrow n_{\textrm{mère}} = n_{\textrm{fille}}}

Ce qui revient à ce qui t'est exposé dessus :

Citation :
Cela veut dire : la solution fille doit être 5 fois moins concentrée que la solution mère.



@ Witaek : bien la rédaction (la propriété de base, la définition des notations utilisées, ... ) !


Je vous laisse poursuivre, bonne soirée,

Posté par
Witaek
re : Facteur de dilution 11-11-22 à 21:32

Bonsoir gbm, merci ça fait plaisir.

Je me souviens qu'en TP de chimie en terminale on avait parfois si peu de temps que le prof passait très rapidement sur ce genre de raisonnements et il n'était pas rare d'être un peu confus

Posté par
Devoirs33
re : Facteur de dilution 11-11-22 à 22:13

D'accord, merci à vous deux pour votre explication.

J'ai un exemple de mon TP que je me permets de vous partager :

A partir du matériel disponible sur la table ( il y avait : des pipettes jaugées et de fioles jaugées de volumes différents ), proposer un protocole expérimental pour préparer 8 solutions de dilutions successives d'un facteur 10.

Dans cette consigne, il n'y a pas d'indications concernant la concentration des solutions mères et filles. Donc je ne peux pas utiliser f = Cmère / Cfille.

En revanche, je sais que f = Vfille / Vmère.

Mais comment je peux trouver le volume mère à prélever sans avoir le volume fille ? Et inversement... ?
Je ne peux donc pas utiliser cette formule : Vmère = f / Vfille ou Vfille = f * Vmère.

Ce que je fais dans ce cas : Je sais que en divisant 20 par 2, j'obtiens 10
Donc : f = Vfille / Vmère
                  10 = 20 / 2
Donc ici Vfille = 20 mL et Vmère = 2

En revanche il y a également que 100 / 10 = 10
f = Vfille / Vmère
10 = 100 / 10
Donc ici Vfille = 100 mL et Vmère = 10 mL

Il y a donc deux valeurs que peuvent prendre Vfille et Vmère chacunes...
Lequel choisir ?
Je ne sais pas si ma question est claire mais en tout cas merci pour votre réponse.

Posté par
Witaek
re : Facteur de dilution 11-11-22 à 22:35

Si on suit ton raisonnement il n'y a pas seulement deux valeurs que peuvent prendre Vfille et Vmère mais une infinité !

40/4 = 10
60/6=10
70/7=10
10000000/100000 = 10
10^{5000} / 10^{4999} = 10

Et ce n'est pas une erreur, tous ces couples de valeurs pour Vmère/Vfille vont tous te permettre d'obtenir une solution fille 10 fois diluée...

Maintenant lequel choisir ? C'est là qu'on commence la phase d'investigation ! Il y a pleins de choses à prendre en compte.

Globalement tu dois te poser certaines question :
Quelle quantité de solution fille vais-je avoir besoin pour mon expérience ?  

par exemple : si c'est pour faire un étalonnage spectrophotométrique (qui je crois est au programme de terminale)  tu ne vas pas préparer 1L de solution fille !! Il faut être cohérent, si tu n'utilises ta solution fille que pour remplir de petites fioles, pas besoin d'en préparer des tonnes. Déjà ça te permet d'éliminer pas mal de candidats ( non on ne préparera pas 10^{4999} L de solution ).
On évite aussi le gaspillage (on fait de la chimie verte par ici).

Quel matériel ai-je à ma disposition ?


En effet, la verrerie est déterminante dans ton choix de volumes ! Tu disposes certainement de pipette jaugées à certaines valeurs (5mL, 10mL, 20mL...) et de même pour les fioles. Tu peux difficilement préparer 25ml de solution fille si tes fioles ne peuvent contenir que 20mL...

A toi d'évaluer quel matériel peut te servir et donc de choisir les volumes en conséquence !


Cette phase d'investigation est souvent mal aimée des élèves mais pourtant elle est indispensable ! La chimie ce n'est pas QUE suivre une recette ! Bien souvent il faut faire la recette soi même. Et c'est le but de ce genre de question avec des protocoles. Ton/ta prof veut évaluer si tu comprends ce que tu fais et pourquoi tu le fais !

Théoriquement, il n'y a pas qu'une bonne réponse à cette question mais il y en a certainement une qui est plus cohérente que les autre en terme de pratique.

J'espère que c'est un peu plus clair.

Posté par
Devoirs33
re : Facteur de dilution 11-11-22 à 23:11

Oui merci beaucoup
Vous aviez bien répondu à ma question et je vous en remercie infiniment.
Bonne soirée.



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