Leçons de niveau 12

Mesure en chimie/Conductimétrie

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Conductimétrie
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Chapitre no 3
Leçon : Mesure en chimie
Chap. préc. :Solutions électrolytiques
Chap. suiv. :Réactions acido-basiques
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Mesure en chimie/Conductimétrie
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Conduction des solutions aqueuses[modifier | modifier le wikicode]

Solutions conductrices[modifier | modifier le wikicode]


Déplacement des ions dans une solution[modifier | modifier le wikicode]

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 .

Conductivité d'une solution aqueuse[modifier | modifier le wikicode]

Définition[modifier | modifier le wikicode]

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 UAB mesurée par un voltmètre. L'intensité efficace I est mesurée par un ampèremètre.

On définit donc la résistance de la portion d'électrolyte placée 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


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

Ces facteurs peuvent être classés en deux catégories, ceux qui caractérisent la cellule de mesure et ceux qui caractérisent la solution étudiée.

Facteurs caractérisant la cellule de mesure[modifier | modifier le wikicode]

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

Facteurs caractérisant la solution étudiée[modifier | modifier le wikicode]

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

Interprétation[modifier | modifier le wikicode]

À partir de ces facteurs on peut trouver une formule pour la conductance G :


G = σ ×


avec :

  • G = conductance en S ;
  • σ = conductivité de la solution en S/m ;
  • S = surface des électrodes en m² ;
  • L = distance entre les électrodes en m.


Conductivité des solutions ioniques[modifier | modifier le wikicode]

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


σ = Δ × c

avec :

  • σ = conductivité de la solution en S/m ;
  • Δ = conductivité molaire de soluté en S.m²/mol ;
  • c = concentration de la solution en mol/m³.


Conductivité molaire ionique[modifier | modifier le wikicode]

Relation pour une solution quelconque[modifier | modifier le wikicode]

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

σ = λM⁺ . [M] + λA⁻ . [A]

avec :

  • σ la conductivité de la solution en S/m ;
  • λM⁺ et λA⁻ les conductivités molaires ioniques respectives des ions M et A en S.m²/mol ;
  • [M] et [A] les concentrations molaires respectives des ions M et A en mol/m³.


Exemples de valeurs[modifier | modifier le wikicode]

  • 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