Convertisseur de Concentration en Molarité | % p/v en mol/L

Qu'est-ce qu'un convertisseur de concentration en molarité ?

Un convertisseur de concentration en molarité transforme une concentration en pourcentage (masse par volume, notée m/v) en molarité, c'est-à-dire le nombre de moles d'une substance dissoutes dans un litre de solution. Il nécessite deux valeurs : la concentration en pourcentage et la masse molaire de la substance dissoute, exprimée en grammes par mole.

Qu'est-ce que la molarité ?

La molarité mesure la quantité d'une substance dissoute dans un liquide. Elle est définie comme le nombre de moles de soluté par litre de solution.

$\text{Molarité (M)} = \frac{\text{moles de soluté}}{\text{volume de solution en litres}}$

L'unité est le mol/L, souvent noté M. Une solution de chlorure de sodium à 0,5 M contient 0,5 mole de chlorure de sodium par litre de solution.

Les réactions chimiques se produisent entre des particules, et non entre des grammes. La molarité indique au chimiste combien de particules sont présentes dans un volume donné ; c'est pourquoi elle constitue l'unité standard des calculs de chimie. L'Union internationale de chimie pure et appliquée (UICPA) répertorie la molarité comme une manière standard d'exprimer la concentration.

Formule de conversion d'un pourcentage en molarité

$\text{Molarité (M)} = \frac{\text{Concentration en pourcentage (m/v)} \times 10}{\text{Masse molaire (g/mol)}}$

Un pourcentage m/v signifie qu'il y a un certain nombre de grammes de soluté pour 100 mL de solution. La multiplication par 10 convertit cette valeur en grammes par litre, puisqu'un litre équivaut à 1 000 mL. La division par la masse molaire convertit les grammes en moles.

Cette formule ne fonctionne que pour les pourcentages m/v. Un pourcentage m/m (masse par masse), courant sur les flacons d'acides concentrés, nécessite également la masse volumique de la solution (voir ci-dessous).

Comment calculer la molarité à partir d'une concentration en pourcentage

1. Multiplier la concentration en pourcentage par 10. Cela donne la concentration en grammes par litre.
2. Diviser ce nombre par la masse molaire de la substance, en grammes par mole.
3. Le résultat est la molarité, en mol/L.

Pourquoi la formule fonctionne

Une solution m/v à 5 % contient 5 grammes de soluté dans 100 mL de solution.

1. Grammes par litre : 5 g × 10 = 50 g/L.
2. Moles par litre : 50 g/L ÷ masse molaire (g/mol) = mol/L.

Exemple de calcul

Une solution de chlorure de sodium (NaCl) est à 5 % (m/v). La masse molaire du NaCl est de 58,44 g/mol.

$\text{Molarité} = \frac{5 \times 10}{58.44} = 0.856 \text{ mol/L}$

Une solution de NaCl à 5 % a une molarité d'environ 0,856 M.

Autres exemples

• Solution physiologique (NaCl à 0,9 %) : (0,9 × 10) ÷ 58,44 = 0,154 M
• Solution de glucose à 5 % (C₆H₁₂O₆, 180,16 g/mol) : (5 × 10) ÷ 180,16 = 0,278 M
• Solution d'hydroxyde de sodium à 10 % (NaOH, 40,00 g/mol) : (10 × 10) ÷ 40,00 = 2,50 M

Comment utiliser le convertisseur

1. Saisir la concentration en pourcentage (m/v), un nombre compris entre 0 et 100.
2. Saisir la masse molaire de la substance, en g/mol. Elle doit être supérieure à 0.
3. La molarité s'affiche automatiquement, en mol/L.
4. Utiliser le bouton de copie pour copier le résultat.

Les résultats inférieurs à 10 mol/L sont affichés avec trois chiffres significatifs. Les résultats de 10 mol/L et plus sont affichés avec une décimale.

Masses molaires courantes

Autres façons d'exprimer la concentration

Molalité (m) : nombre de moles de soluté par kilogramme de solvant, et non de solution. Elle ne varie pas avec la température ; les scientifiques l'utilisent donc pour les calculs de température de congélation et d'ébullition.

$\text{Molalité (m)} = \frac{\text{moles de soluté}}{\text{masse de solvant en kg}}$

Pourcentage massique (m/m) : nombre de grammes de soluté pour 100 grammes de solution. Il est courant sur les flacons d'acides et de bases concentrés. Sa conversion en molarité nécessite la masse volumique de la solution :

$\text{Molarité} = \frac{\text{Pourcentage massique} \times \text{masse volumique (g/mL)} \times 10}{\text{Masse molaire}}$

Pourcentage volumique (v/v) : utilisé pour les mélanges liquide-liquide, comme l'éthanol dans l'eau. Une solution d'éthanol à 70 % (v/v) contient 70 mL d'éthanol pour 100 mL de solution totale.

Normalité (N) : nombre d'équivalents-grammes par litre. Elle apparaît dans les ouvrages anciens consacrés aux titrages, mais a été largement remplacée par la molarité dans la chimie moderne.

Limites de précision

La conversion elle-même est exacte pour un pourcentage m/v. Un pourcentage m/v indique déjà le nombre de grammes de soluté dans un volume fixe de solution ; la masse volumique de la solution n'intervient donc jamais dans le calcul. Les erreurs proviennent des valeurs saisies.

• Utilisation erronée d'un pourcentage m/m : les acides et les bases concentrés sont étiquetés selon leur masse (m/m), et non selon leur volume. L'acide chlorhydrique concentré est à environ 37 % m/m, avec une masse volumique proche de 1,19 g/mL, ce qui correspond à environ 44 % m/v, soit approximativement 12,1 mol/L. Saisir 37 au lieu de 44 sous-estime la molarité d'environ un sixième. Effectuer d'abord la conversion à l'aide de la formule faisant intervenir la masse volumique ci-dessus.
• Solutions très denses : un pourcentage m/v peut dépasser 100 lorsqu'une solution est beaucoup plus dense que l'eau. L'acide sulfurique concentré, à environ 96 % m/m et d'une masse volumique de 1,84 g/mL, correspond approximativement à 177 % m/v, soit environ 18 mol/L. Ce convertisseur n'accepte que les pourcentages compris entre 0 et 100 ; les valeurs supérieures à 100 doivent donc être calculées manuellement.
• Température : le volume d'une solution varie avec la température, de sorte que la molarité varie légèrement elle aussi. Ce n'est pas le cas de la molalité, car elle est fondée sur la masse et non sur le volume.
• Composés hydratés : certains composés absorbent de l'eau dans leur structure cristalline, ce qui modifie leur masse molaire. Le sulfate de cuivre anhydre (CuSO₄) a une masse molaire de 159,61 g/mol. Le sulfate de cuivre pentahydraté (CuSO₄·5H₂O) a une masse molaire de 249,68 g/mol, supérieure de plus de 50 %. L'utilisation d'une valeur erronée donne une molarité très éloignée de la réalité.
• Pureté du réactif : les produits chimiques commerciaux sont rarement purs à 100 %. Un réactif indiqué comme pur à 98 % contient 2 % d'autres substances en masse, ce qui réduit légèrement la molarité réelle d'une solution préparée à partir de ce réactif.

Foire aux questions

Quelle est la différence entre molarité et molalité ?

La molarité est le nombre de moles de soluté par litre de solution. La molalité est le nombre de moles de soluté par kilogramme de solvant. La molarité varie légèrement avec la température, car le volume du liquide varie avec celle-ci. La molalité reste constante, car la masse ne varie pas avec la température.

Pourquoi la molarité est-elle plus utilisée que la concentration en pourcentage ?

Les réactions chimiques se produisent entre des molécules, et la molarité indique directement combien de moles d'une substance sont présentes dans un volume donné. La concentration en pourcentage indique une masse, qui doit être convertie en moles avant de pouvoir servir aux calculs de réaction.

Comment reconvertir la molarité en concentration en pourcentage ?

Inverser la formule :

$\text{Concentration en pourcentage (m/v)} = \frac{\text{Molarité} \times \text{Masse molaire}}{10}$

Une solution de chlorure de sodium à 0,5 M équivaut à (0,5 × 58,44) ÷ 10 = 2,92 % m/v.

Cette formule fonctionne-t-elle pour les pourcentages masse/masse (m/m) ?

Non. La formule de cette page s'applique uniquement aux pourcentages m/v. La conversion d'un pourcentage m/m en molarité nécessite la masse volumique de la solution, en utilisant la formule indiquée ci-dessus dans la section « Autres façons d'exprimer la concentration ».

La masse volumique de la solution modifie-t-elle le résultat ?

Non. Un pourcentage m/v indique déjà le nombre de grammes de soluté pour 100 mL de solution ; le volume est donc fixé par la définition et la masse volumique n'intervient pas. La masse volumique est nécessaire uniquement pour convertir un pourcentage m/m, qui indique le nombre de grammes pour 100 grammes de solution, en pourcentage m/v ou en molarité.

Comment préparer une solution d'une molarité donnée ?

Calculer la masse nécessaire avec la formule Masse (g) = Molarité (mol/L) × Volume (L) × Masse molaire (g/mol). Peser cette masse, la dissoudre dans un volume de solvant inférieur au volume final, transférer la solution dans une fiole jaugée, puis ajouter du solvant jusqu'au trait de jauge. Ajouter du solvant jusqu'au volume total avant la dissolution du soluté est une erreur courante, car le volume final peut alors être trop élevé.

Références

1. IUPAC Gold Book – Concentration en quantité de matière
2. NIST Chemistry WebBook
3. Harris, D. C. (2015). Analyse chimique quantitative (9e éd.). W. H. Freeman and Company.
4. United States Pharmacopeia (USP)