Pourquoi diluer ?

Le but de ce TP est de montrer la nécessité de diluer plutôt que de diluer pour le « plaisir » de diluer....

Ceci s’inscrit dans la partie Médicaments du thème La santé (ou dans le thème La pratique du sport) « solutions, concentration massique seulement (la mole n’a pas été vue), dilution d’une solution », le seul prérequis nécessaire est la concentration massique.

Question posée aux élèves : On verse du Dakin dans un tube à essai. Quelle est la concentration massique en permanganate de potassium dans le Dakin ?

Sur la paillasse doivent se trouver du permanganate de potassium solide, une spatule, une balance au 1/100, des fioles jaugées, des tubes à essai, de l’eau distillée, bref de quoi leur donner quelques idées.....

Les élèves doivent arriver à trouver la méthode à utiliser : 2 solutions de même concentration ont même couleur si elles sont observées dans les mêmes conditions. Il faut donc préparer une solution de permanganate de potassium, de concentration connue.

On peut supposer que les élèves vont proposer de préparer une solution en pesant m (g) de KMnO4 dans V (mL), certainement avec V = 1L. Il faut bien sûr les guider dans le choix de la masse et du volume en présentant le matériel dont on dispose. On peut aussi faire allusion à l’aspect écologique et économique...

1. Préparation d’une solution par dissolution

On veut préparer V = 100 mL d’une solution de permanganate de potassium de concentration massique Cm = 1,0 g/L.

Comment procéder ?

m(KmnO4) = CmxV = 1,0x0,100 = 0,10 g.

On décrit le protocole aux élèves, et on leur fait préparer la solution en faisant remarquer que la balance pèse au 1/100 de gramme.

Comment comparer la solution préparée au Dakin ?

On utilise un tube à essai identique et on compare à l’œil : la solution préparée est trop foncée ce qui signifie trop concentrée.

Comment faire ?

Réponse attendue : peser une masse plus faible.

On s’accorde pour préparer 100 mL de solution à 0,10 g/L.

Un calcul conduit à m = 0,01 g ce qui est la précision de la balance utilisée : la solution ne peut être préparée précisément ainsi.

2. Préparation d’une solution par dilution

Deux scénarios possibles :

• L’ajout d’eau pour diluer peut s’imposer naturellement ou avec un questionnement « adapté »....

• Il est possible que des élèves proposent de peser 0,10 g et d’utiliser une fiole jaugée de 1,0 L.

Ils s’approprient ainsi le principe de la dilution, c’est-à-dire qu’ajouter de l’eau ne modifie pas la masse mais la concentration.

On explique que préparer 1,0 L c’est trop ; on ne veut que 100 mL de solution diluée à 0,10 g/L à partir de la solution à 1,0 g/L. On doit diluer la solution à 1,0 g/L. On fait noter aux élèves le principe d’une dilution qui permet d’aboutir au calcul du volume de solution mère à prélever.

On procède au calcul du volume à prélever. On décrit le protocole à suivre pour préparer cette solution et on compare au tube à essai contenant le Dakin. La solution est à nouveau trop concentrée.

Il faut diluer encore....

Faute de temps, on montre aux élèves une échelle de teintes préalablement préparée pour qu’ils déterminent la concentration massique en permanganate de potassium dans le Dakin.

Conclusion : le Dakin contient 0,010 g/L de permanganate de potassium ; la réponse devra comporter cette valeur dans l’encadrement « lu ».