Liquides et solutions Liquides Composition quantitative d’une solution 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 >> EC EL ~ EC EL << EC Solide : - cohérent Liquide : - cohérent Gaz : - non cohérent - indéformable - fluide - fluide

macromolécule ( ex : ADN) Solutions Définition : mélange liquide homogène jusqu’au stade moléculaire Suspension Solution Un ion hydraté (H3O+) peut-il être considéré comme une solution ? Oui si l’on considère une molécule d’ion hydraté? sang argent (dit colloïdal) macromolécule ( ex : ADN) sucre 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.

propriété : fH2O + fS = 1 avec fS = Sfi 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/0,06kg = 25 g d’antibiotique / kg d’eau = ? g/L de solution 1,5g/0,06L = 25 g d’antibiotique/L de solution = 125 mg d’antibiotique par cuiller de 5 mL

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. donc :