Mesure des quantités de matière en solution par conductimétrie – Exercices

Résumé et Points Clés

Titre : Mesure des quantités de matière en solution par conductimétrie – Exercices

Ce texte présente une série d’exercices sur la conductimétrie, une méthode de mesure des concentrations en solution via leur conductivité électrique.

Concepts et Définitions Clés :

• Conductance (G) : Aptitude d’une solution à conduire le courant électrique. Son unité est le Siemens (S). Elle est liée à la résistance R par G = 1/R.
• Conductivité (σ) : Caractéristique intrinsèque de la solution, indépendante de la cellule de mesure. Elle s’exprime en S.m⁻¹. La relation avec la conductance est G = σ * (S/L), où S est la surface des électrodes et L la distance qui les sépare.
• Conductivité molaire ionique (λ) : Contribution d’un ion donné à la conductivité de la solution. Elle dépend de l’ion et de la température. Son unité est S.m².mol⁻¹.
• Loi de Kohlrausch : La conductivité d’une solution est la somme des contributions de tous les ions : σ = Σ (λ_ion * [ion]). Pour un électrolyte fort XY se dissociant en X⁺ et Y⁻, on a σ = (λ_X⁺ + λ_Y⁻) * C.

Points Méthodologiques et Conseils pour les Examens :

• Conversions d’unités : Être vigilant aux conversions (mS en S, cm en m, mol.L⁻¹ en mol.m⁻³) est crucial pour les calculs.
• Relation cellule/solution : Distinguer bien la conductance G (propre au montage) de la conductivité σ (propre à la solution). La constante de cellule k = L/S permet de les relier (σ = G * k).
• Électrolytes forts : Pour les sels comme KCl ou NaCl, la dissolution est totale. La concentration en chaque ion est égale à la concentration C du soluté introduit.
• Dilution : Lors d’une dilution, la conductance et la conductivité sont divisées par le facteur de dilution. La relation C₁V₁ = C₂V₂ est utilisée pour les calculs de concentration.
• Étalonnage : Une courbe d’étalonnage G = f(C) est linéaire pour des solutions diluées d’électrolyte fort. Elle permet de déterminer une concentration inconnue par mesure de sa conductance.

Les exercices illustrent l’application de ces concepts pour calculer des conductivités, des concentrations, des constantes de cellule et pour réaliser des étalonnages, en mettant l’accent sur la rigueur des calculs et la maîtrise des relations fondamentales.