CONCENTRATION (en science PHYSIQUE)

-concentration (en Physico-chimie)

La notion de concentration est une comparaison entre :

a)) une certaine quantité d’un corps X (en volume V, ou en masse m, ou en quantité de matière q) et :

b)) une autre quantité de base (également en volume V, ou en masse m, ou en quantité de matière q) d’un autre corps Y, ayant même structure que X

Si ce sont des solutions : X est le soluté (corps dissous) et Y est la solution, c'est à dire (soluté + dissolvant)

Si ce sont des gaz : X et Y sont les composants d’un gaz composé

Si ce sont des solides : X est un solide quelconque (sol, métal, non-métal, etc....) et un autre solide ou un liquide- et en particulier ici, X est souvent un métal (souvent précieux), composant d’un alliage Y-

 

LES NOMS des CONCENTRATIONS

La nomination d’une concentration est fonction des 2 adjectifs la définissant : le premier adjectif concerne la quantité en cause (de V, de m ou de q) et le second souligne envers quoi la considérer.

Exemple  la "concentration molaire volumique" (B’) >>> est une concentration molaire (donc de quantité de matière considérée par rapport à son volume (car le mot volumique vient en second) donc la dimension de cette concentration est L-3.N

A l’inverse, une "concentration volumique molaire", de terminologie inversée, sera un volume comparé à une quantité de matière (donc dimension L3.N-1)

 

 On trouve souvent ici la terminologie abrégée ‘’densité molaire’’, ce qui est l’abréviation de densité volumique molaire.

 

-il y a 3 concentrations volumiques

Il s'agit pour chacune, de comparaison envers un volume

La Fraction volumique(yv) -ce qui signifie "concentration de volume volumique"-

soit V X/ V Y   est le rapport sans dimension (nombre) entre des volumes de X et d’autres deY

La Concentration de masse volumique(ρ') est la masse de l'un comparée à un volume de l'autre

- soit mX/ VY

Equation de dimensions structurelles : L-3.M       Unité :(kg/m3) ou g/l

1°cas particulier de concentration de masse volumique: l’activité (pour culture microbienne ρ'c) qui est la plus petite quantité (de masse) d’un produit X qui, dissous dans un volume d’un constituant approprié Y, inhibe complètement la croissance d’une culture de microbes donnés

2° cas particulier de concentration de masse volumique: le titre d’un produit *  ρ't  qui exprime la masse d’un produit X dissoute dans un volume de solution Y (exemple le titre alcoométrique, qui s’exprime usuellement en grammes par litre (étiquettes des alcools de table).Anciennement c’était une échelle exprimée en degrés Gay-Lussac (entre 0 et 100, donc un pourcentage, car un litre était supposé avoir une masse de 1 kg, ce qui n'est vrai que pour de rares liquides)

3° cas particulier de concentration de masse volumique : l’humidité absolue ρ'h, masse d’eau incluse dans le volume d’un corps

4° cas particulier de concentration de masse volumique: la masse volumique proprement dite (ρ’)- soit (mX/ VX) qui est le cas où il n’y a qu’un seul corps en cause (Y est identique à X)

La Concentration de quantité de matière volumique(B’) -ou concentration molaire volumique-

est qX/ VY Equation de dimensions structurelles : L-3.N       Unité : mol/m3

1° cas particulier de concentration de quantité de matière volumique: la molarité B’m (et sa voisine l’osmolarité B’o)- où X est le soluté et Y la totalité de la solution

2° cas particulier de concentration de quantité de matière volumique: la normalité B’n - où X est la concentration de matière active dans le solvant

3° cas particulier de concentration de quantité de matière volumique: la densité de quantité de matière volumique(qX/ VX) : il n’y a qu’un seul corps en cause (Y est identique à X)

4° cas particulier de concentration de quantité de matière volumique: la constante de Michaelis : c'est une concentration de quantité de matière volumique (qX/ VX) pour un substrat enzymatique, dans le cas où la vitesse de réaction est la moitié de la vitesse initiale de réaction

 

-il y a 3 concentrations massiques

Il s'agit de la comparaison envers une masse

La Fraction massique (ym) -ce qui signifie concentration de masse massique  soit mX/ mY (rapport sans dimension, donc un nombre)

Cas particulier: le titre d’un alliage (pourcentage d’un métal X -en général précieux- dans un alliage métallique Y )

La Concentration de volume massique (v’) soit VX/ mY   Dimensions structurelles : L3.M-1      

et Unité : m3/kg

Cas particulier de concentration de volume massique >> le Volume massique -ou volume spécifique- (VX / mX) : il n’y a qu’un seul corps en cause (Y est identique à X )

La Concentration de quantité de matière massique (l') -ou concentration molaire massique:

qX/ mY          Equation de dimensions structurelles : M-1.N       Unité S.I.+  : mol/kg

1° cas particulier de concentration de quantité de matière massique: la molalité l' et sa soeur la molinité (voir chapitre spécial)

2° cas particulier de concentration de quantité de matière massique: la densité de quantité de matière massique (qX/ mX) : il n’y a qu’un seul corps en cause (Y est identique à X )

 

-il y a 3 concentrations molaires

Il s'agit d'une comparaison envers une quantité de matière

La Fraction molaire (yo) -ou concentration spécifique molaire- ce qui signifie Concentration de mole molaire, soit qX / q(nombre sans dimension)

La Concentration de volume molaire (V*) -ou concentration volumique molaire- soit VX/ qY

Equation de dimensions structurelles : L3.N-1       Unité S.I.+ : m3/mol

En cas particulier: le volume molaire (V* V X/ qX) où il n’y a qu’un seul corps en cause

(Y = X )   Nota: l’inverse de cette notion est nommée dilution

La Concentration de masse molaire (ou concentration massique molaire)(m’), qui est mX/ qY

Dimension : M.N -1       Unité S.I.+ : kg/mol

En cas particulier: la masse molaire (m’ = mX/ qX) : il n’y a qu’un seul corps en cause (Y est identique à X)

On utilise parfois le terme "Concentration de particules", ce qui signifie "Concentration volumique de particules" -dimension L-3

Pour résumer, il y a donc 9 cas de concentrations définies ci-dessus (V désignant un volume, m une masse, q une quantité de matière)

 

VOCABULAIRE ANNEXE

--un phénomène Isotonique concerne une concentration égale à une autre

--un phénomène  Hypotonique exprime qu’unconcentration est inférieure à 1 autre

--un phénomène Hypertonique exprime qu’une concentration est en excès sur l'autre

--la fraction de concentration (un nombre) dite aussi "concentration spécifique" est une concentration comparant 2 notions similaires (2 masses ou 2 quantités de matière ou 2 volumes)

 

CONCENTRATION QUANTIQUE

Il s'agit ici d'une concentration de particules, dans le cas particulier d'un système

où la distance moyenne entre les particules est  égale à la longueur d'onde de de Broglie (ondes de matière)

Cette concentration est égale à (m.k.T/ 2p.h²)3/2 / V  où m est la masse, k la c° de Boltzmann, T la température, h la C° réduite de Planck,V le volume

 

Valeur pour un proton 10-30

 

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