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Physique Chimie
Mesure des quantités de matière en solution par conductimétrie
1ère année bac Sciences Expérimentales Physique Chimie 1 bac Mesure des quantités de matière en solution par conductimétrie fiche de cours
La mesure de la conductivité est une méthode extrêmement répandue et utile, tout particulièrement dans des applications de contrôle de la qualité.
De par sa grande fiabilité, sa sensibilité et son faible coût, la conductivité est une technique potentielle de premier ordre pour toute application de surveillance. Pour certaines applications, on préférera exprimer le résultat en résistivité (inverse de la conductivité). D’autres applications nécessitent la mesure du TDS (voir définition p. 29), laquelle est reliée à la conductivité par un facteur qui, lui-même, dépend du niveau et du type d’ions présents en solution.
Conductance d’une solution électrolytique
تعريف
- La solution électrolytique (ou bien électrolyte) : c’est une solution qui contient des ions. Ceci dit, qu’il y a des espèces chargées dans ce mélange, il s’agit des cations et des anions.
Une solution électrolyte peut s’obtenir par la dissolution dans l’eau d’un solide ionique ($$\mathrm{NaCl}_{(\mathrm{s})}$$), d’un liquide polaire ($$\mathrm{HNO}_{3(1)}$$) ou bien d’un gaz polaire ($$\mathrm{HCL}_{(\mathrm{g})}$$).
- La conductivité : il s’agit de la capacité d’un métal, d’une solution ou d’un gaz pour faire passer le courant électrique. On s’intéresse dans ce cours à la conductance des solutions électrolytes.
Contrairement aux métaux ou le courant se fait par la circulation des électrons, les solutions électrolytes sont conductibles en raison de la présence des porteurs des charges à savoir les cations et les ions.
ما يجب معرفته
Les corps purs solides qui se dissolvent dans des solvants en donnant des ions sont des "Electrolytes".
La solution est formée d'ions stabilisés par le solvant et une telle solution conduit le courant électrique car les ions peuvent migrer sous l'action d'un champ électrique.
Courant dans une solution
Expérience
On réalise un montage sous forme U contenant une solution électrolyte ($$\mathrm{Cu}^{2+}, \mathrm{Cr}_{2} \mathrm{O}_{7}^{2-}$$). Voir la figure suivante :
La solution est de couleur verte, voir la figure suivante :
On relie les deux extrémités de tube par un générateur électrique du courant continu en introduisant une électrode dans chaque branche de tube. Et après quelques instantes on retrouve la solution sous l’état suivant :
Les ions $$\mathrm{Cu}^{2+}$$ ont un couleur bleu vert.
Les ions $$\mathrm{Cr}_{2} \mathrm{O}_{7}^{2-}$$ ont un couleur Jaune.
Observation
On constate une coloration au niveau de chaque électrode. En effet :
- Au niveau de l’électrode lié à la borne positive, on remarque une coloration jaune.
- Au niveau de l’électrode lié à la borne négative, on observe une coloration bleue.
Interprétation
Il s'agit d’une migration des ions dans la solution. En effet :
√ Les ions $$\mathrm{Cu}^{2+}$$ se déplacent vers la born (-). Ce qu’est montré par le dépôt ou bien l’apparition de la couleur bleu sur l’électrode (-).
L'électrode positive s’appelle anode.
√ Les ions $$\mathrm{Cr}_{2} \mathrm{O}_{7}^{2-}$$se déplacent vers la born (+). Ce qu’est montré par le dépôt ou bien l’apparition de la couleur jaune sur l’électrode (+).
L'électrode négative s’appelle cathode.
Conclusion
- Les ions $$\mathrm{Cu}^{2+}$$ et les ions $$\mathrm{Cr}_{2} \mathrm{O}_{7}^{2-}$$\ subissent une double migration.
- Le passage du courant électrique au sein de la solution aqueuse est un résultat direct de la circulation des ions suivant :
$$\mathrm{Cu}^{2+}, \mathrm{Cr}_{2} \mathrm{O}_{7}^{2-}, \mathrm{K}^{+} \text {et } \mathrm{SO}_{4}^{2-} \text {. }$$
ما يجب معرفته
Migration des ions:
- Dans un électrolyte le passage du courant est dû au double déplacement des ions :
– un courant d’ions positifs dans le sens conventionnel
– un courant d’ions négatifs en sens inverse du sens conventionnel
Résistance et conductance d’une solution
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