Mesure des quantités de matière en solution par conductimétrie 1bac
Cours et exercices corrigés pour Mesure des quantités de matière en solution par conductimétrie, 1bac sm et exp.
Bonjour les éléves de 1ére année bac sciences maths, et 1bac sciences expérimentales. on arrive à le chapiter 5 du programme chimie 1bac. Dans ce chapitre on va voir comment on utilise la conductance, pour mesure des quantités de matière inconnu. Par exemple, pour détecter rapidement une impureté ou une pollution dans une eau de rivière. un technicien en qualité de l’eau peut effectuer une mesure de la conductance ou de la conductivité de l’eau.
- Qu’est-ce que la conductance et la conductivité d’une solution ionique ?
- Quelles sont les paramètres qui influent sur la conductance et la conductivité ?
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| conductimétrie |
Conductance d’une solution ionique :
Lors du chapitre précédent nous avons montré comment on pouvait obtenir des solutions électrolytique (ou ioniques) et nous avons mis en évidence la caractère conducteur de ces solutions. On rappelle qu’en solution aqueuse ce sont les ions qui conduisent le courant électrique. On les appelle les porteurs de charges, et en l’absence d’ions, une solution ne conduit pas le courant et est isolante.
Les solutions ioniques ont la propriété de conduire le courant électrique par un double déplacement des ions dans la solution : les cations se déplacent dans le sens conventionnel du courant alors que les anions se déplacent en sens inverse.
- Définir la conductance:
Une portion de solution ionique placée entre deux plaques métalliques (électrodes) se comporte comme un conducteur ohmique de résistance R et de conductance G tel que :
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| Mesure de la conductance exercices corrigés |
La conductance G d'une portion de solution permet de quantifier le caractère conducteur (la capacité à laisser passer le courant) d'une solution.
Les facteurs influençant la conductance
.jpg "cellule de mesure d'une conductance") |
| cellule de mesure |
- proportionnelle à la surface S des plaques ;
- inversement proportionnelle à la distance L entre les plaques.
- est proportionnelle à la concentration en soluté apporté C de la solution ;
- dépend de la nature des ions en solution.
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| Mesure de la conductance |
avec : 𝝈 = 𝒌. 𝑪 la conductivité de la solution.
- l’état des surfaces des plaques (propres , sales , polies , rugueuses) ;
- la température de la solution : G augmente lorsque la température augmente.
Courbe d’étalonnage G = f(C) :Mesure des quantités de matière
La courbe G = f(C) , courbe de variations de la conductance G d’une portion de solution en fonction la concentration C de la solution , s’appelle la courbe d’étalonnage..jpg "Courbe d’étalonnage") |
| Courbe d’étalonnage |
- On mesure la conductance d’une portion de solution dans les mêmes conditions que celles de l’expérience de traçage de la courbe d’étalonnage : même cellule de mesure , même nature de la solution et même température.
- On lit sur la courbe d’étalonnage la concentration correspondante la conductance mesurée.
Exercices Conductivité d’une solution ionique
La conductivité, notée 𝝈, est une grandeur physique caractérisant la solution ionique. Elle traduit la capacité qu’a cette solution à conduire le courant électrique. Elle s’exprime en siemens par mètre (S.m−1). |
| La conductivité |
La relation entre σ et C (Loi de Kohlrausch):
La conductivité σ d’une solution ionique contenant des ions notés 𝑋𝑖 de concentrations [𝑋𝑖] a pour expression : |
| Loi de Kohlrausch |
.jpg "La conductivité molaire ionique")
La loi de Kohlrausch n'est valable que pour des solutions peu concentrées tel que 𝐂<𝟏𝟎−𝟐𝐦𝐨𝐥.𝐋−𝟏.
Exercices corrigés
On dispose d’une solution aqueuse à 𝟐𝟓 ℃ , de volume 𝐕=𝟐𝟓𝟎 𝐦𝐋, contenant 𝟏,𝟓𝟒.𝟏𝟎−𝟒 𝐦𝐨𝐥 d’ions de potassium , 𝟏,𝟏𝟐.𝟏𝟎−𝟒 𝐦𝐨𝐥 d’ions sodium et des ions chlorure.2)Calculer les concentrations molaires des ions présents en solution.
3)Exprimer ces concentrations en 𝒎𝒐𝒍.𝒎−𝟑 .
4)Calculer la conductivité de la solution.
5)Quelle serait la valeur de la conductance mesurée à l’aide d’électrodes de surface 𝑺=𝟏,𝟐 𝒄𝒎𝟐, distantes de 𝑳=𝟗,𝟓 𝒎𝒎 ?
6)Les cations de la solution sont remplacés par des ions oxonium 𝑯𝟑𝑶(𝒂𝒒)+ .
