En chimie, une dilution est le processus de réduction de la concentration d'un soluté dans une solution. Lesdilutions sont utilisées en chimie pour obtenir une certaine quantité du réactif désiré.
Tout d'abord, nous verrons ce qu'est une dilution.
Ensuite, nous apprendrons à utiliser la formule de dilution.
Ensuite, nous lirons les types et les méthodes de dilution.
Enfin, nous apprendrons à calculer les dilutions en chimie.
Définition de la dilution
Commençons par examiner la définition de la dilution.
Ladilution consiste à ajouter un solvant à une solution pour en diminuer la concentration.
Un soluté est une substance qui se dissout dans un solvant.
Le solvant est une substance dans laquelle le soluté se dissout, ce qui donne une solution.
Généralement, un soluté est une substance solide et un solvant est un liquide.
Les solutions sont des mélanges homogènes ou des mélanges dont la composition est uniforme.
Une solution concentrée est une solution dans laquelle une quantité importante de soluté a été dissoute par rapport à une solution diluée.
Undiluant est une substance que l'on utilise pour diluer une solution.
Pour des informations plus détaillées concernant les concentrations et les solutions, tu peux te référer à notre article "Concentration."
La concentration et la dilution, bien que liées, sont des concepts différents. Le terme"concentration" désigne la quantité de soluté présente dans une quantité donnée de solvant ou de solution. La concentration est souvent exprimée en termes tels que la molarité (moles de soluté par litre de solution), la molalité (moles de soluté par kilogramme de solvant) ou le pourcentage de masse (grammes de soluté pour 100 grammes de solution).
Ladilution, quant à elle, désigne le processus de réduction de la concentration d'un soluté dans une solution, généralement en ajoutant plus de solvant.
Dans la figure ci-dessus, de gauche à droite, la solution est de plus en plus diluée, ce qui signifie que la quantité de soluté dissous dans la solution est nettement inférieure à celle d'une solution concentrée.
Lesdilutions impliquent l'ajout d'un solvant, ce qui conduit à une solution moins concentrée. En revanche, augmenter la concentration d'une solution signifie ajouter plus de soluté.
Tu peux également concentrer une solution en éliminant le solvant. Cela se fait généralement en faisant bouillir ou en évaporant le solvant. N'oublie pas que cela ne fonctionne que si le soluté n'est pas affecté par la chaleur utilisée pour faire bouillir/évaporer le solvant.
Figure 2 : Formation d'une solution illustrée.
Le soluté est généralement solide. Quant au solvant, c'est ce dans quoi le soluté se dissout, et ensemble, ils forment une solution.
Calculer une dilution : la formule de dilution
La formule de dilution est la suivante :
\[M_1V_1 = M_2V_2 \]
Où
\(M_1\) = concentration en molarité (mol/L ou M) de la solution concentrée avec laquelle nous commençons.
\(V_1\) = volume (mL ou L) de la solution concentrée de départ.
\(M_2\) = concentration en molarité (mol/L ou M) de la solution diluée avec laquelle nous terminons.
\(V_2\) = volume (ml ou L) de la solution diluée avec laquelle nous terminons.
Nous utilisons l'équation de dilution pour déterminer la quantité de solvant nécessaire pour diluer une solution. Nous diluons généralement une solution en y mélangeant une plus grande quantité de solvant.
Par exemple, si l'on ajoute de l'eau à une boisson comme la limonade ou le jus de pomme, on dilue la boisson.
Comment la formule de dilution est-elle calculée ?
Pour obtenir la formule de dilution ci-dessus (\(M_1 V_1 = M_2 V_2\)), nous commençons par la formule de la concentration molaire, qui est utilisée pour calculer la concentration d'une solution donnée.
Figure 3 : La formule de concentration molaire illustrée ci-dessus est liée à notre formule de dilution.
En résolvant le nombre de moles de soluté pour l'équation ci-dessus, tu obtiens :
Formule de dilution simple:
\[\text{moles de soluté (n)} = [\text{Concentration molaire ou Molarité (M)}] \cdot [\text{Volume de la solution (V)}]\].
Le produit du nombre de moles de soluté par le volume ne change pas avant et après un changement de concentration ; nous pouvons donc écrire l'équation comme suit :
\[M_1V_1 = M_2V_2 \]
ce qui signifie que le produit du nombre de moles par le volume de la solution initiale avant dilution est égal au produit du nombre de moles par le volume de la solution finale après dilution.
Types et méthodes de dilution
Ci-dessus, nous avons présenté la formule de dilution : \(M_1V_1 = M_2V_2\). Nous utilisons cette équation lorsque nous voulons obtenir une quantité fixe d'une solution diluée à partir d'une solution de base.
En chimie, une solution mère est généralement un grand volume d'un réactif dont la concentration doit être diluée pour être utilisée.
Ce type de dilution est souvent appelé dilution simple , comme indiqué ci-dessus. Il existe d'autres types de dilution :
Dilution en série: Une dilution en série est une série de dilutions par étapes où le facteur de dilution est maintenu constant à chaque étape. Une petite quantité de la solution initiale concentrée (solution mère) est ajoutée à un plus grand volume de solvant, mélangée, puis ce processus est répété à chaque dilution suivante.
Dilution gravimétrique: Dans une dilution gravimétrique, une quantité précise d'une substance est pesée puis ajoutée à un solvant pour obtenir une concentration spécifique. Cette méthode est souvent utilisée lorsqu'une grande précision est nécessaire.
Dilution volumétrique: Dans une dilution volumétrique, un certain volume d'une solution concentrée (l'aliquote) est transféré dans un nouveau récipient et davantage de solvant est ajouté jusqu'à ce que le volume total atteigne un niveau prédéterminé. Cette opération s'effectue généralement à l'aide d'une verrerie volumétrique précise, comme les pipettes et les fioles volumétriques.
Dilution de solutions avec des gaz: Pour les gaz, les dilutions sont souvent effectuées en introduisant un volume connu du gaz dans un récipient plus grand et en le laissant se mélanger au reste des gaz présents.
Dilutions en série
Les dilutionsen série sont généralement effectuées en laboratoire. De gauche à droite, comme le montre l'illustration ci-dessous, nous diluons à chaque fois dans un rapport de 1:10. Nous trouvons le facteur de dilution en ajoutant 1 ml d'échantillon à 9 ml de diluant plus 1 ml d'échantillon, ce qui donne un rapport de 1:10.
Nous pouvons voir que chaque fois que nous diluons d'un facteur de 1:10, le nombre de colonies de bactéries dans le laboratoire diminue. C'est utile pour estimer la concentration du nombre de bactéries/colonies d'un échantillon inconnu.
Les dilutions en série sont généralement effectuées pour éviter d'avoir à pipeter de très petites quantités de liquide pour réaliser une dilution spécifique, car la mesure de volumes aussi faibles s'accompagne d'un taux d'erreur élevé.
Figure 7 : Dilutions en série expliquées.
Pour effectuer une dilution en série, il suffit de :
Prends un échantillon et dilue-le dans les mêmes volumes de diluant, qui, dans le cas de la microbiologie, est généralement de l'eau distillée ou une solution saline à 0,9 %.
Plus la concentration de bactéries est importante dans un échantillon, plus ton facteur de dilution doit être élevé. Par exemple, si un échantillon contient 500 colonies, une dilution de 1:1000 sera préférée à une dilution de 1:10.
Comme indiqué ci-dessus, les dilutions en série peuvent être calculées à partir d'un seul tube ou en additionnant le nombre total de tubes. Par exemple, le premier tube a une dilution de 1:10, que nous obtenons en ajoutant 1 ml d'échantillon sur (9 ml de diluant + 1 ml de l'échantillon). En revanche, nous obtenons la dilution du troisième tube en multipliant les dilutions des tubes précédents par celle-ci, soit 1:10 × 1:10 × 1:10= 1:1 000.
Facteur de dilution
Les facteurs de dilution sont utilisés dans les dilutions en série. Ce type de dilution se produit lorsque nous diluons un stock de façon répétée.
Le facteur de dilutionest une mesure de l'ampleur de la dilution d'une solution. C'est le rapport entre le volume final de la solution et le volume initial du soluté.
Nous pouvons diluer un stock successivement et calculer le facteur de dilution à l'aide de la formule suivante :
\(DF = \frac{V_f}{V_i}\)
où le volume initial (solution mère) estVi et le volume final (solution mère plus diluant) est Vf.
Étant donné le facteur de dilution, DF, nous pouvons trouver que chaque dilution successive sera donnée par :
\(V_i = \frac{V_f}{DF}\)
Par exemple, disons que nous pipetons 2 ml d'une solution mère dans 8 ml de tampon (diluant). Tu remarqueras que le volume final, Vf, sera de 2 ml (solution mère) + 8 ml de tampon (diluant) = 10 ml. Le facteur de dilution, DF, sera alors donné par :
\(DF = \frac{10 mL}{2 mL} = 5\), ce qui signifie que nous avons dilué la solution mère par un facteur de 5.
Le facteur de dilution est souvent utilisé au dénominateur d'un rapport. Dans l'exemple que nous venons d'utiliser, la dilution serait de 1:5. Disons maintenant que nous voulons créer 100 ml d'une dilution de 1:50 de la solution de base. Nous calculons cela à l'aide de l'équation :
\(V_i = \frac{V_f}{DF} = \frac{100\,mL}{50} = 2 mL\)
Tu dois donc pipeter 2 mL de la solution mère dans une fiole jaugée de 100 mL, puis diluer (tampon) jusqu'au repère de la fiole jaugée (c'est-à-dire que tu auras ajouté 98 mL de tampon dans la fiole).
Utilisations des dilutions
Les dilutions ont un large éventail d'utilisations dans divers domaines scientifiques et industriels. En voici quelques exemples :
- Dans un contexte de recherche, si la concentration d'une substance dans une solution est trop élevée pour être mesurée avec précision, la solution peut être diluée pour l'amener dans la plage mesurable d'un spectrophotomètre ou d'autres instruments d'analyse. En biologie moléculaire, les dilutions sont utilisées dans diverses procédures de laboratoire telles que la PCR, l'ELISA et la préparation d'échantillons pour l'électrophorèse sur gel.
- Les dilutions sont souvent utilisées dans la préparation des médicaments. Par exemple, un médicament très concentré peut être dilué à la concentration appropriée avant d'être administré à un patient.
- En microbiologie, les dilutions sont souvent utilisées pour affaiblir la concentration des bactéries ou des virus afin de les rendre plus faciles à compter ou à tester.
- En sérologie, les scientifiques diluent les anticorps jusqu'à la concentration la plus faible qui produise encore un signal.
En ajustant la concentration d'une substance, les scientifiques, les médecins et les fabricants peuvent s'assurer qu'ils travaillent avec un niveau approprié et sûr de cette substance.
Exemples de dilution en chimie
Voyons maintenant quelques exemples de dilution en chimie.
Tu es en classe de sciences et tu as une solution mère de 30 ml de NaCl 1 M. Le professeur te dit de la diluer à 50 ml en ajoutant de l'eau. Le professeur te demande de la diluer à 50 ml en ajoutant de l'eau. Quelle est la concentration finale après la dilution ?
La réponse est simple, utilise notre formule de dilution simple et suis les étapes indiquées ci-dessous :
Figure 5 : Formule de dilution simple.
Nous commençons par une solution de base de 30 ml de NaCl 1 M
Donc, \N( M_1 = \N) 1 M de \N(NaCl \N) et \N( V_1 = 30 mL \N) de \N(NaCl \N) solution.
Nous nous retrouvons avec 50 mL de solution, ce qui signifie que \( V_2= 50 mL \N) et nous essayons de trouver \( M_2 \N).
Puisque nous cherchons à résoudre \N(M_2 \N), nous pouvons réarranger l'équation de la formule de dilution simple de la façon suivante :
Figure 6 : Formule de dilution simple avec un exemple concret.
Notre concentration finale est donc de 0,6 M pour notre solution.
Une autre question intéressante à se poser est la suivante : quelle est la quantité de solvant que nous avons ajoutée ?
Dans ce cas, la réponse est simple : il suffit de soustraire 50 ml de 30 ml pour obtenir 20 ml. Cela signifie que nous avons ajouté 20 ml de solvant à la solution.
Dilution - Points clés
La dilution est le processus par lequel la concentration d'une solution est abaissée par l'ajout d'une plus grande quantité de soluté.
Une solution concentrée est une solution dans laquelle une quantité importante de soluté a été dissoute par rapport à une solution diluée.
Un diluant est une substance que l'on utilise pour diluer une solution.
Il existe deux principaux types de dilution : simple et en série.
Références
- Manuel de base de microbiologie pratique. La société de microbiologie générale.
- Libretexts. (2022, 12 juin). 11.4 : Dilutions et concentrations. Chimie LibreTexts.
- Sapkota, A., Morg, Nafisa, Daniyal, Ogugbara, I., Manyonge, D., ferahtia_fs, Singh, D., Sawaira, Romano, D. R., Vishwathi, shah, T., Getahun, N., & Nwachukwu. (2022, 2 mai). Dilution en série-définition, formule, calculatrice, procédure, utilisation. Microbe Notes. Consulté le 22 juin 2022
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