Concentration massique

En physique, particulièrement en chimie, la concentration massique, concentration en masse, concentration pondérale ou masse volumique partielle d'un soluté en solution est le rapport (ou le quotient) de la masse de ce soluté au volume total de solution.

Concentration massique

Données clés

Unités SI	kilogramme par mètre cube (kg m−3)
Autres unités	gramme par litre (g/l)
Nature	Grandeur scalaire intensive
Symbole usuel	${\displaystyle \rho _{i}}$ ou ${\displaystyle \gamma _{i}}$
Lien à d'autres grandeurs	${\displaystyle \rho _{i}={m_{i} \over V}}$

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Pour un soluté ${\displaystyle i}$ la concentration massique est donc le rapport entre la masse ${\displaystyle m_{i}}$ du soluté et le volume ${\displaystyle V}$ de solution :

Concentration massique : ${\displaystyle \rho _{i}=\gamma _{i}={\frac {m_{i}}{V}}}$

Plutôt que ${\displaystyle \tau }$ (tau en grec) ou ${\displaystyle c_{m}}$ (notation la plus couramment utilisée en chimie), le Bureau international des poids et mesures (BIPM) recommande d'utiliser la notation ${\displaystyle \rho _{i}}$ ou ${\displaystyle \gamma _{i}}$^[1]. Elle peut être désignée comme masse volumique partielle, ou densité massique partielle, du soluté ${\displaystyle i}$ dans la solution.

Unités de mesure

L'unité de mesure SI (Système international d'unités) est le kilogramme par mètre cube (kg m⁻³). Cependant, le gramme étant l'unité conventionnelle de la masse en chimie, on utilise habituellement pour la concentration massique le gramme par litre (g l⁻¹) — équivalent au kilogramme par mètre cube puisque 1 g l⁻¹ = 1 kg m⁻³ — et le g/100 ml.

Propriétés

La somme des concentrations massiques des composants d'une solution (y compris le solvant) est égale à la masse volumique (densité massique) de la solution. Pour le démontrer, il suffit de diviser la somme ${\displaystyle m}$ des masses des composants par le volume de la solution :

${\displaystyle m=\sum _{i}m_{i}}$

${\displaystyle {\frac {m}{V}}=\sum _{i}{\frac {m_{i}}{V}}}$

d'où :

${\displaystyle \rho =\sum _{i}\rho _{i}}$

Grandeurs liées

Relation entre concentration massique et concentration molaire

La relation suivante relie la concentration massique du soluté ${\displaystyle i}$ de masse molaire ${\displaystyle M_{i}}$ à sa concentration molaire ${\displaystyle c_{i}}$ :

${\displaystyle \rho _{i}=c_{i}\cdot M_{i}}$

étant donné la relation entre la masse ${\displaystyle m_{i}}$ et la quantité ${\displaystyle n_{i}}$ de ${\displaystyle i}$ :

${\displaystyle m_{i}=n_{i}\cdot M_{i}}$

${\displaystyle \rho _{i}={\frac {m_{i}}{V}}={\frac {n_{i}\cdot M_{i}}{V}}={\frac {n_{i}}{V}}\cdot M_{i}=c_{i}\cdot M_{i}}$

Fraction molaire

La conversion vers la fraction molaire ${\displaystyle x_{i}}$ est donnée par :

${\displaystyle x_{i}={\frac {\rho _{i}}{\rho }}\cdot {\frac {M}{M_{i}}}}$

où ${\displaystyle M}$ est la masse molaire moyenne du mélange.

Fraction massique

La conversion vers la fraction massique ${\displaystyle w_{i}}$ est donnée par :

${\displaystyle w_{i}={\frac {\rho _{i}}{\rho }}}$

Références

1. Le Système international d'unités (SI), Sèvres, Bureau international des poids et mesures, 2019, 9^e éd., 216 p. (ISBN 978-92-822-2272-0, lire en ligne [PDF]), p. 27.

Articles connexes

• Mole
• Volume massique

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