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 corrigés 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 à la conductivité de la solution. Elle dépend de l’ion et de la température, et s’exprime en S.m².mol⁻¹.
- Loi de Kohlrausch : Pour une solution d’électrolyte fort, la conductivité est la somme des contributions de chaque ion : σ = Σ (λ_ion * [ion]).
Points Méthodologiques et Conseils pour les Examens :
- Conversions d’unités : Il est crucial de convertir systématiquement les unités (ex : mS en S, cm en m, mol.L⁻¹ en mol.m⁻³) avant tout calcul pour éviter les erreurs.
- Relation fondamentale : Maîtriser la relation G = σ * (S/L) = σ / k, où k = L/S est la constante de cellule.
- Calcul de concentration : Pour un électrolyte fort (dissociation totale) de type XY → X⁺ + Y⁻, on a [X⁺] = [Y⁻] = C. La concentration peut être déduite de la conductivité via la formule C = σ / (λ_anion + λ_cation).
- Effet de la dilution : Lors d’une dilution, la concentration et la conductance sont divisées par le même facteur (si la constante de cellule reste la même).
- Étalonnage : Une courbe d’étalonnage G = f(C) est linéaire pour des solutions diluées d’électrolytes forts. Elle permet de déterminer une concentration inconnue par interpolation, mais pas par extrapolation pour des concentrations hors de la gamme étalonnée.