Physique · chapitre 1

Eau, solutions et concentrations en P1 : mole, molarité et osmolarité

La physique de première année commence par un chapitre qu'on croit facile et qui décide en réalité de toute la suite : savoir exprimer une concentration, et savoir laquelle. Molaire, pondérale, équivalente, osmolaire — ce ne sont pas quatre façons de dire la même chose, ce sont quatre comptages différents.

Le chapitre s'ouvre sur des outils de calcul mental, parce que les épreuves se passent sans calculatrice : décomposer plutôt que poser, manier les puissances de dix, lire un logarithme, et vérifier les unités avant de se lancer. Ce sont des gestes, et ils font gagner un temps considérable le jour de l'épreuve.

Vient ensuite l'eau elle-même — molécule coudée, ponts hydrogène, constante diélectrique élevée — puis les trois compartiments hydriques du corps. Tout converge vers deux valeurs de référence qui serviront toute l'année : l'osmolarité du plasma, et la raison pour laquelle le sérum physiologique est à neuf grammes par litre.

Les 33 notions de ce chapitre

Voici le découpage que nous utilisons pour ce chapitre. Chaque notion tient dans une fiche courte, travaillée dans le Parcours de l'app, à raison de deux par jour.

  1. Décomposer plutôt que poser
  2. Diviser de tête et manier les puissances de 10
  3. Les préfixes du SI, de pico à méga
  4. Le log décimal : le lire et le recombiner
  5. Vérifier les unités avant de poser le calcul
  6. Retrouver une formule grâce aux unités
  7. Les trois états de la matière
  8. Diagramme P-T de l'eau et anomalie de la glace
  9. L'eau, molécule coudée et dipôle
  10. Ponts hydrogène et refroidissement par la sueur
  11. εᵣ = 80 : écranter les charges, hydrater les ions
  12. Les trois compartiments hydriques du corps
  13. 1 L d'eau pure = 55,5 mol
  14. Solution, solvant, soluté
  15. La mole : le paquet de 6,022 × 10²³
  16. La masse molaire : du nombre de nucléons aux grammes
  17. Les trois conversions : n = m/M, N = n × 𝒩, n = V/Vm
  18. La concentration pondérale Cp (g/L)
  19. La concentration molaire C (mol/L)
  20. Passer de g/L à mol/L : C = Cp / M
  21. L'échelle des solutions biologiques
  22. Diluer : C₁V₁ = C₂V₂
  23. Le facteur de dilution F
  24. La fraction molaire : une proportion, pas une concentration
  25. La concentration équivalente : compter les charges
  26. L'électroneutralité : Σ cations = Σ anions
  27. L'osmolarité : compter les entités cinétiques
  28. Le tableau d'avancement de dissolution
  29. Dissociation partielle : α et i = 1 + α
  30. Ne jamais confondre mmol/L, mEq/L et mOsm/L
  31. Par litre ou par kilo : molalité et osmolalité
  32. 300 mOsm/L : l'osmolarité du plasma
  33. Pourquoi le sérum physiologique est à 0,9 %

Testez-vous : 4 QCM corrigés

Au format de la première année : plusieurs propositions, chacune vraie ou fausse indépendamment. Répondez d'abord, ouvrez la correction ensuite.

Question 1

Parmi les propositions suivantes relatives au blocage devant un calcul comme 7 × 23, laquelle (lesquelles) est (sont) exacte(s) ?

  • Le blocage vient d'abord de ce qu'on n'a pas ce résultat en mémoire.
  • Se dire « je suis nul en calcul mental » est le bon diagnostic lorsqu'un calcul coince.
  • Les énoncés sont construits pour décourager le calcul de tête.
  • Sans réflexe de calcul mental, on perd un temps fou sur des opérations toutes simples, temps qui manque ensuite pour répondre aux QCM eux-mêmes.
  • Les divisions et les puissances de 10 obéissent à une logique différente de celle des multiplications.
Voir la correction

  • A. Vrai

    VRAI. Le cerveau bloque parce que le résultat de 7 × 23 n'est pas mémorisé, et l'on en conclut à tort que l'on est nul en calcul mental.

  • B. Faux

    FAUX : le problème n'est pas celui qui calcule, c'est que le calcul n'est pas écrit dans la bonne forme. Le bon diagnostic porte sur la forme de l'opération, pas sur soi.

  • C. Faux

    FAUX : ils sont au contraire construits pour qu'on calcule de tête, c'est-à-dire pour se prêter à une décomposition simple.

  • D. Vrai

    VRAI. Le coût n'est pas le calcul lui-même mais le temps qu'il vole aux questions.

  • E. Faux

    FAUX : elles se traitent exactement pareil. Le geste est le même : on ne pose pas l'opération, on la réécrit en morceaux faisables de tête.

Question 2

Parmi les propositions suivantes relatives au dioxyde de carbone et à son moment dipolaire, laquelle (lesquelles) est (sont) exacte(s) ?

  • Le moment dipolaire du CO₂ est nul.
  • Le CO₂ ne contient aucune liaison polaire, ce qui explique son moment dipolaire.
  • La géométrie du CO₂ est linéaire.
  • Dans le CO₂, les deux dipôles de liaison pointent dans la même direction et s'additionnent.
  • Le cas du CO₂ montre qu'une molécule peut être globalement apolaire tout en portant des liaisons polaires.
Voir la correction

  • A. Vrai

    VRAI. Le CO₂ possède un moment dipolaire de 0 D : globalement, ce n'est pas un dipôle.

  • B. Faux

    FAUX : ses deux liaisons C=O sont au contraire très polaires. Son moment dipolaire nul vient de sa géométrie, pas d'une absence de polarité de liaison.

  • C. Vrai

    VRAI. Le CO₂ s'écrit O=C=O : les trois atomes sont alignés.

  • D. Faux

    FAUX : ils pointent dans des directions opposées et s'annulent. C'est pour cela que le moment dipolaire global est nul.

  • E. Vrai

    VRAI. C'est tout l'enseignement du CO₂ : liaisons très polaires, molécule pourtant apolaire, parce que la géométrie annule les dipôles.

Question 3

Parmi les propositions suivantes relatives aux deux termes de la concentration pondérale, laquelle (lesquelles) est (sont) exacte(s) ?

  • La masse placée au numérateur est celle du soluté seul.
  • Le volume placé au dénominateur est celui de la solution, obtenu une fois le soluté dissous.
  • La concentration pondérale répond à la question « combien de moles dans 1 litre ? ».
  • La concentration pondérale indique le nombre de molécules de soluté présentes par litre.
  • La concentration pondérale est aussi appelée concentration massique.
Voir la correction

  • A. Vrai

    VRAI. On ne pèse pas le mélange : seule la masse de soluté entre dans le calcul.

  • B. Vrai

    VRAI. C'est le volume final de la solution, et non le volume de solvant dont on disposait au départ.

  • C. Faux

    FAUX : elle répond à « combien de grammes dans 1 litre ? ». Compter des moles est le rôle d'une autre concentration.

  • D. Faux

    FAUX : peser un soluté ne dit pas combien de molécules ont été versées. Elle mesure une masse, pas un nombre d'entités.

  • E. Vrai

    VRAI. Les deux noms désignent la même grandeur : une masse de soluté rapportée à un volume de solution.

Question 4

Parmi les propositions suivantes relatives aux concentrations équivalentes des deux ions issus de ce sel, laquelle (lesquelles) est (sont) exacte(s) ?

  • La concentration équivalente du calcium vaut 0,2 Eq/L, soit 200 mEq/L.
  • La concentration équivalente du chlorure vaut 0,1 Eq/L, soit 100 mEq/L.
  • Le chlorure porte une charge, donc sa valence vaut 1.
  • Pour passer de Eq/L à mEq/L, on multiplie par 1000.
  • Le calcium porte 2 charges, mais on retient une valence de 1 dans le calcul.
Voir la correction

  • A. Vrai

    VRAI. Deux charges par ion et 0,1 mol/L d'ions calcium : le produit donne 0,2 Eq/L, c'est-à-dire 200 mEq/L.

  • B. Faux

    FAUX : elle vaut 0,2 Eq/L, soit 200 mEq/L. Une seule charge par ion, mais deux fois plus d'ions : on retombe sur la même valeur que pour le calcium.

  • C. Vrai

    VRAI. C'est un ion monovalent : sa concentration équivalente se lit directement sur sa concentration molaire.

  • D. Vrai

    VRAI. C'est le même passage que de mol/L à mmol/L : 0,2 Eq/L devient 200 mEq/L.

  • E. Faux

    FAUX : la valence utilisée est bien 2. Retenir 1 reviendrait à ignorer la seconde charge et à casser l'équilibre électrique de la solution.

Ces questions sont un extrait. La banque complète, chapitre par chapitre, se travaille dans l'Arène de l'app, après la séance du jour.

La suite, dans l'app

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Vous avez la carte de ce chapitre. Les notions, elles, se travaillent une par une. Le Parcours de l'app Medeos propose deux fiches par jour, dans l'ordre du programme de première année (anatomie, biologie, chimie, physique), puis des QCM pour vérifier. Gratuit, sans carte bancaire.

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