Les trois définitions
- Molarité (M) : moles de soluté par litre de solution.
- Molalité (mol/kg) : moles de soluté par kilogramme de solvant.
- Normalité (N) : équivalents de soluté par litre de solution, soit molarité × équivalents par mole.
Un exemple
Dissolvez 4,9 g d’acide sulfurique, H2SO4 (98,08 g/mol), soit 0,050 mol.
- Complété à 500 mL de solution : 0,050 ÷ 0,500 L = 0,10 M.
- L’acide sulfurique libère 2 H+ par molécule, donc la même solution est à 0,10 × 2 = 0,20 N.
- Dissous plutôt dans 500 g d’eau : 0,050 ÷ 0,500 kg = 0,10 mol/kg.
Quand utiliser chacune
La molarité est l’unité de tous les jours au laboratoire : on complète une fiole jaugée jusqu’au trait et on pipette des volumes. Son défaut est que le volume varie avec la température, et donc la molarité aussi.
La molalité utilise des masses, qui ne varient pas avec la température. C’est l’unité des propriétés colligatives, comme l’abaissement du point de congélation et l’élévation du point d’ébullition, et des travaux sur une plage de températures. Pour des solutions aqueuses diluées, molarité et molalité sont presque égales, car un litre de solution contient environ un kilogramme d’eau.
La normalité dépend de la réaction, c’est pourquoi l’IUPAC ne la recommande plus, mais elle reste courante en titrage. Un équivalent est la quantité qui cède ou capte une mole de H+ (ou d’OH−, ou d’électrons dans une réaction d’oxydoréduction) : HCl et NaOH en ont 1 par mole, H2SO4 2 et H3PO4 jusqu’à 3.
Concentrations en pourcentage
Les solutions en pourcentage sont une quatrième façon courante d’exprimer une concentration : % m/v en grammes pour 100 mL de solution, % v/v en millilitres pour 100 mL et % m/m en grammes pour 100 g.
Calculateurs
Le calcul de molalité et de normalité donne les deux à partir d’une formule et de masses. Le calcul de molarité résout masse, volume ou molarité, et le calcul de solutions en pourcentage traite m/v, v/v et m/m.