Mesure en chimie/Conductimétrie

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Sommaire 1 Conduction des solutions aqueuses 1.1 Solutions conductrices 1.2 Déplacement des ions dans une solution 2 Conductivité d'une solution aqueuse 2.1 Définition 3 Facteur dont dépend la conductance de l'électrolyte 3.1 Facteurs caractérisant la cellule de mesure 3.2 Facteurs caractérisant la solution étudiée 3.3 Interprétation 4 Conductivité des solutions ioniques 5 Conductivité molaire ionique 5.1 Relation pour une solution quelconques 5.2 Exemple de valeurs

[modifier] Conduction des solutions aqueuses

[modifier] Solutions conductrices

Définition

un matériaux conducteur contient les particules chargées qui peuvent être mise en mouvement lorsqu'il est soumis à une différence de potentiel. Ses particules chargées sont appelé porteur de charge. Remarque : Dans les métaux, les porteurs de charges sont les électrons et dans les solution , ce sont les ions.

[modifier] Déplacement des ions dans une solution

Les cations (ions positifs) de la solution se dirigent vers l'électrode négative (anode) tandis que les anions (ions négatifs) se dirigent vers l'électrode positive (cathode).

Donc, dans une solution aqueuse, le transport du courant électrique est assuré par un double déplacement d'ions, les anions en direction de la cathode et les cations en direction de l'anode .

[modifier] Conductivité d'une solution aqueuse

[modifier] Définition

Un conductimètre est constitué par deux électrodes en cuivre rectangulaire plongeant dans la solution à étudier. L'ensemble est soumis à une tension alternative sinusoïdale de valeur efficace U_AB mesuré par un voltmètre. L'intensité efficace I est mesuré par un ampèremètre.

On définit donc la résistance de la portion d'électrolyte placé entre les deux électrodes :

avec : UAB en V I en A R en Ω

et la conductance G est :

= avec : UAB en V I en A G en S (Siemens) R en Ω

[modifier] Facteur dont dépend la conductance de l'électrolyte

Ces facteurs peuvent être classé en deux catégorie, ceux qui caractérise la cellule de mesure et ceux qui caractérise la solution étudiée.

[modifier] Facteurs caractérisant la cellule de mesure

• La conductance est inversement proportionnelle à la distance entre les plaques .
• La conductance est proportionnelle à la surface immérgé des électrodes.

[modifier] Facteurs caractérisant la solution étudiée

• La conductance dépend des espèces chimiques présent dans la solution.
• La conductance est proportionnelle à la concentration de la solution.
• La conductance dépend de la température de la solution.

[modifier] Interprétation

A partir de ces facteurs on peut trouver une relation de la conductance G :

G = σ × avec : G = conductance en S σ = conductivité de la solution en S.m⁻¹ S = surface des électrodes en m² L = distance entre les électrodes en m

[modifier] Conductivité des solutions ioniques

Pour une solution dilué, pour S (surface des électrodes) et L( distance entre les électrodes) fixé, la conductance est proportionnelle à la concentration c de la solution.

σ = Δ × c avec : σ = conductivité de la solution en S.m⁻¹ Δ = conductivité molaire de soluté en S.m².mol⁻¹ c = concentration de la solution en mol.m⁻³

[modifier] Conductivité molaire ionique

[modifier] Relation pour une solution quelconques

Soit une solution contenant un cation M⁺ de concentration [M⁺]et un anion A⁻ de concentration [A⁻]

σ = λM⁺ . [M⁺] + λA⁻ . [A⁻] avec : σ = conductivité de la solution en S.m⁻¹ λM⁺ etλA⁻ = conductivité molaire ionique en S.m².mol⁻¹ [M⁺] et[A⁻] = concentration molaire en mol.m⁻³

[modifier] Exemple de valeurs

* λH3O⁺ = 349,8.10⁻⁴S.m².mol⁻¹ λNa⁺ = 50,1.10⁻⁴S.m².mol⁻¹ λAg⁺ = 61,9.10⁻⁴S.m².mol⁻¹ λOH⁻ = 198,6.10⁻⁴S.m².mol⁻¹ λCl⁻ = 40,9.10⁻⁴S.m².mol⁻¹