Les solutions sont des mélanges homogènes qui résultent de la dissolution, au niveau moléculaire, d’un ou plusieurs solutés dans le solvant — le milieu de dissolution. Le solvant peut également être constitué de plusieurs substances, à condition qu’elles se dissolvent également les unes dans les autres. Dans l’usage courant, le mot solution fait référence à des substances dissoutes dans un solvant liquide, bien que l’utilisation large du mot ne soit pas si limitée. Les scientifiques appellent quantité ou richesse de soluté dans une solution sa concentration de solution. Il existe plusieurs façons de quantifier – ou d’attribuer une valeur numérique à – la concentration d’une solution.
Les méthodes utilisées pour déclarer la concentration varient selon que l’utilisation est scientifique ou non – et parfois selon la science particulière. Surtout parmi les chimistes analytiques, l’unité la plus courante pour rapporter la concentration d’une solution est la molarité. Ce terme est dérivé du mot « mole », se référant au poids moléculaire d’un composé particulier en grammes. On peut facilement voir que, puisque leurs poids moléculaires diffèrent, une mole de sucre n’est pas égale en poids à une mole de sel.
Considérez comment une solution molaire de sel de table est préparée. Le chlorure de sodium a la formule chimique NaCl – c’est le produit de réaction obtenu en combinant du sodium (Na) métallique avec du chlore (Cl) gazeux. Le poids atomique du sodium est de 22.99 ; le poids atomique du chlore est de 35.45. Une simple addition donne le poids moléculaire du sel à 58.44, c’est-à-dire qu’une mole de NaCl pèse 58.44 grammes. La dissolution de cette quantité de NaCl dans l’eau pour faire un litre (1.06 quart) de solution donne une solution exactement une molaire (1.0 M).
Moins fréquemment, la concentration de la solution peut être exprimée en termes de normalité ou de molalité. La définition de la normalité n’est pas très différente de celle de la molarité, mais intègre le concept d’équivalents. À titre d’exemple, une solution à 1.0 molaire d’acide phosphorique (H3PO4), puisqu’elle produit trois ions hydrogène pour chaque molécule d’acide phosphorique, est de 3.0 normal (3.0 N). Bien qu’au début, il puisse sembler avantageux d’utiliser la normalité à la place de la molarité comme norme de concentration de la solution, la normalité n’est pas un terme absolu, mais dépend de l’utilisation de la solution. Pour cette raison, l’Union internationale de chimie pure et appliquée a demandé l’abandon de la normalité dans l’expression de la concentration de la solution.
La molalité est encore moins utilisée que la normalité. Une solution est un molal (1.0 m) si elle se compose d’une mole de soluté dissous dans un kilogramme – non pas de solution – mais de solvant. Au début, il peut sembler que la molalité n’offre pas de propriétés particulièrement intéressantes, ce qui la rend utile comme terme pour la concentration de la solution. Cependant, il ne s’agit pas de volume, mais uniquement de poids, à la fois pour le soluté et le solvant. Cela signifie que la molalité ne dépend pas de la température, ce qui en fait l’unité de choix dans les domaines de la chimie impliquant des propriétés «colligatives» – ces propriétés impliquant un nombre de particules.