CIV

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DETERMINATION DE QUANTITES DE MATIERE PAR CONDUCTIMETRIE
I) LA CONDUCTANCE ET SA MESURE
1) Expérience : migration des ions
2) Résistance électrique
Quand un conducteur ohmique, soumis à une tension U, est traversé par un courant d’intensité I,
le quotient U/I est constant.
Ce rapport est appelé résistance R du conducteur ohmique.
Loi d’Ohm
La valeur de R dépend des caractéristiques physiques et géométriques du conducteur ohmique.
Pour une tension donnée, plus la résistance est grande, plus l’intensité est faible.
3) Conductance
La conductance G d’une portion de circuit est égale à l’inverse de sa résistance R.
Pour une tension donnée, plus la conductance est grande, plus l’intensité est élevée.
4) Cellule de conductimétrie
Elle est composée de deux plaques métalliques planes, de même
surface S, parallèles, disposées l’une en face de l’autre et
séparées par une distance D.
Lorsque cette cellule est complètement immergée dans un liquide,
elle permet de mesurer la conductance G du volume de liquide
compris entre les électrodes (volume V=SxD).
I
U
R
Ωen R
Ven U
Aen I
avec
R
G1
(siemens) Sen G
Ωen R
avec
S
S
D
OBSERVATION
- Les ions Cu2+, bleus verts, se
déplacent vers la borne -.
- Les ions Cr2O72-, jaunes, se
déplacent vers la borne +.
INTERPRETATION ( à savoir)
Dans une solution électrolytique, le
courant électrique est dû au
mouvements des ions.
G
Solution de (Cu2+ + Cr2O72-)
+
-
G
+
-

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5) Mesure de conductance
On réalise un montage en série comprenant :
 Un générateur
 Un ampèremètre
 La cellule plongeant dans la solution.
On dispose ensuite le voltmètre aux bornes de la
cellule.
La tension appliquée par le générateur doit être de
l’ordre de 12V. Le générateur est utilisé en
alternatif pour éviter des phénomènes de
polarisation.
En mesurant la tension U indiquée par le voltmètre et l’intensité I du courant indiquée par
l’ampèremètre, on en déduit la conductance G du volume de liquide compris entre les électrodes.
U
I
R
G 1
Attention
aux
unités
I en
U en
G en
A
V
S
mA
mV
mS
Remarque:
L’ensemble générateur, ampèremètre et voltmètre peut être réuni dans un appareil appelé
conductimètre.
II) FACTEURS INFLUENÇANT LA CONDUCTANCE
Voir les TP C4 Etude des facteurs influençant la conductance d’une solution ionique
TP C5 Influence de la concentration sur la conductance
La conductance G dépend de la nature de la solution.
Pour une solution donnée, la conductance augmente quand :
- La surface S d’une électrode augmente ;
- la distance D entre les électrodes diminue ;
- la température  de la solution augmente ;
- la concentration C de la solution augmente (G est proportionnelle à C).
S, D,  et C sont appelées grandeurs d’influence.
Remarque :
G peut aussi dépendre de l’état des électrodes (porosité, polissage) ; c’est pourquoi on ne peut
comparer des mesures de conductance effectuées avec les mêmes électrodes.
Nécessité d’une courbe d’étalonnage :
L’état des électrodes peut modifier les mesures d’un jour à l’autre (température de la pièce,
électrodes différentes ou utilisées dans des conditions différentes).
Donc, on étalonne le dispositif en mesurant la conductance de solutions dont les concentrations
sont connues. Ces mesures doivent être faites dans les mêmes conditions physiques.
Générateur
A
V
U

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III) LA CONDUCTIVITE
1) Définition
La conductance d’une solution est proportionnelle au rapport S/D; on écrit :
G = 
D
S
où
-  est la conductivité de la solution en S.m-1 ;
- S est la surface des électrodes en m2 ;
- D est la distance entre les plaques en m.
S/D est appelé constante de cellule en m.
La conductivité  représente l’aptitude d’une solution à conduire le courant électrique. Elle est
donc caractéristique de la solution (elle ne dépend que de la solution et pas des électrodes de
mesure).
Calcul de la conductivité
On mesure la conductance G grâce à la cellule conductimétrique puis on effectue le calcul
suivant :
2) Facteurs influençant la conductivité
La conductivité augmente quand :
- la concentration de la solution augmente ;
- la température de la solution augmente.
Elle dépend aussi de la nature des ions présents dans la solution.
IV) LA CONDUCTIVITE MOLAIRE IONIQUE
1) Conductivité molaire ionique d’un ion
Voir TP C6 Conductivité d’une solution ionique, conductivité molaire ionique
Chaque ion i possède une conductivité molaire ionique notée  i. Son unité est le S.m2.mol-1.
Exemples : Na+; Cl-
Remarque :
 On trouve les valeurs de ces conductivités molaires ioniques dans des tables. (livre P 61)
 Plus fortes pour H+ et HO- que pour les autres ions.
2) Conductivité d’une solution
La conductivité d’une solution est notée . Elle dépend de chaque ion en solution.
Chaque ion possède une conductivité molaire ionique est notée i.
La conductivité d’une solution (pour des ions mono chargés) s’écrit :
=
i
Xii.
Avec en S.m-1
i en S.m2.mol-1
[Xi] en mol.m-3 (attention à l’unité !)
Pour une solution de concentration c du type (M+ aq+ X-aq) : =
XM XM ..
Or : [M+ aq] = [X-aq] =c
Donc: =
c
XM ).( 
 =
S
D
G