La préparation de solutions est une compétence fondamentale en chimie. Elle implique la création d'une solution homogène à partir d'un soluté et d'un solvant, soit par dissolution d'un solide, soit par dilution d'une solution déjà existante. Maîtriser ces protocoles expérimentaux est essentiel pour obtenir des solutions aqueuses de concentrations précises.
Solution aqueuse
Une solution dont le solvant est l'eau.
Soluté
L'espèce chimique (solide, liquide ou gaz) dissoute dans un solvant pour former une solution.
Solvant
L'espèce chimique majoritaire qui dissout le soluté.
Dissolution
Processus consistant à disperser un soluté (généralement solide) dans un solvant pour former une solution homogène.
Dilution
Opération consistant à diminuer la concentration d'une solution en y ajoutant du solvant, sans modifier la quantité de matière du soluté.
Préparation d'une solution par dissolution d'un solide 
Pour obtenir une solution aqueuse de concentration précise à partir d'un solide, il est nécessaire de peser une quantité spécifique de soluté puis de le dissoudre dans un volume donné de solvant (généralement de l'eau distillée) dans une fiole jaugée. La quantité de matière (n) du soluté est liée à sa masse (m) et à sa masse molaire (M) par la relation :
Quantité de matière
La concentration molaire (c) de la solution obtenue est alors calculée par :
Concentration molaire
où V est le volume final de la solution. Le protocole expérimental rigoureux assure la précision de la concentration.
Protocole de dissolution
1. **Calcul de la masse de soluté :** Déterminer la masse (m) de soluté nécessaire pour obtenir la concentration et le volume souhaités. 2. **Pesée :** Placer une coupelle sur une balance, faire la tare, puis peser précisément la masse (m) de soluté à l'aide d'une spatule. 3. **Introduction du soluté :** Verser un peu d'eau distillée dans la fiole jaugée de volume V. Transvaser le solide dans la fiole jaugée à l'aide d'un entonnoir, en rinçant la coupelle et l'entonnoir pour ne perdre aucun soluté. 4. **Dissolution et ajustement :** Ajouter de l'eau jusqu'aux trois-quarts de la fiole, boucher et agiter pour dissoudre complètement le solide. 5. **Complément au trait de jauge :** Compléter avec de l'eau distillée jusqu'au trait de jauge, en s'assurant que le bas du ménisque est tangent au trait. 6. **Homogénéisation :** Boucher et agiter la fiole une dernière fois pour homogénéiser la solution.
Matériel pour la préparation d'une solution par dissolution
Préparation d'une solution par dilution 
La dilution consiste à préparer une solution moins concentrée (solution fille) à partir d'une solution plus concentrée (solution mère) en ajoutant du solvant. Lors d'une dilution, la quantité de matière de soluté prélevée de la solution mère est conservée et se retrouve intégralement dans la solution fille. La relation de dilution est :
Formule de dilution
où C_mère et V_mère sont la concentration et le volume de la solution mère, et C_fille et V_fille sont ceux de la solution fille. Cette relation permet de calculer le volume de solution mère à prélever.
Protocole de dilution
1. **Calcul du volume à prélever :** Déterminer le volume (V_mère) de solution mère à prélever en utilisant la formule de dilution. 2. **Prélèvement :** Rincer une pipette jaugée de volume V_mère avec la solution mère, puis prélever précisément ce volume. 3. **Introduction dans la fiole jaugée :** Verser le volume prélevé dans une fiole jaugée de volume V_fille. 4. **Ajustement et homogénéisation :** Ajouter de l'eau distillée jusqu'aux trois-quarts de la fiole, boucher et agiter. Compléter ensuite avec de l'eau distillée jusqu'au trait de jauge, en s'assurant que le bas du ménisque est tangent au trait. 5. **Homogénéisation finale :** Boucher et agiter la fiole une dernière fois pour homogénéiser la solution fille.
Matériel pour la préparation d'une solution par dilution
A retenir :
- La dissolution implique la pesée précise d'un solide et son introduction dans une fiole jaugée avec du solvant pour atteindre un volume et une concentration spécifiques.
- La dilution réduit la concentration d'une solution mère en ajoutant du solvant, en conservant la quantité de matière du soluté.
- Les formules clés sont $n = m/M$ et $c = n/V$ pour la dissolution, et $C_{\text{mère}} \times V_{\text{mère}} = C_{\text{fille}} \times V_{\text{fille}}$ pour la dilution.
- Le matériel essentiel inclut balance, spatule, fiole jaugée, pipette jaugée, pissette d'eau distillée.
- La précision des gestes et le respect du protocole (rinçage, ajustement au trait de jauge, homogénéisation) sont cruciaux pour la réussite des préparations.