Objectifs : -  Mesurer la conductance d’une portion de solution électrolytique. -  Étudier quelques facteurs influençant la conductance

I-   La conductance.

1)- Définitions :

-    Dans une solution aqueuse électrolytique, le passage du courant électrique est assuré par le déplacement des ions. 

-    On s’intéresse au caractère conducteur d’une solution électrolytique.

-    Dans certaines conditions, une solution ionique se comporte comme un conducteur ohmique. 

-    Elle répond alors à la loi d’ohm (vue en troisième) :

-   

-    R est une grandeur caractéristique du conducteur. 

-    Elle rend compte de la capacité de celui-ci à s’opposer au passage du courant (d’où son nom).

-    Les chimistes préfèrent étudier l’inverse c’est-à-dire la capacité qu’a la solution électrolytique à laisser passer le courant. 

-    Ils étudient la conductance G qui est l’inverse de la résistance :

-              

-    Loi d’Ohm :

-        

2)- Mesure de la conductance.

a)- Principe.

-    Pour déterminer la valeur de G, on utilise la loi d’Ohm :

-   

-    Il faut connaître U et I.

-    Pour cela, on plonge dans la solution ionique, deux plaques métalliques, appelées électrodes, reliées à un générateur.

-    On mesure la tension U entre les électrodes avec un voltmètre.

-    On mesure l’intensité I du courant dans le circuit avec un ampèremètre.

-    L‘ensemble constitué par les deux plaques métalliques planes et parallèles est appelé : Cellule conductimétrique.

-    On détermine ensuite la valeur de la conductance G de la portion de solution ionique comprise entre les électrodes.

b)- Dispositif expérimental : Prendre l’électrode S = 1 cm ² et  ℓ = 1 cm.

-    Schéma :

Réaliser le montage et les différents réglages avant de rincer les électrodes.

c)- Mesure :

Rincer les électrodes à l’eau distillée. Éliminer l’eau de rinçage délicatement avec du papier absorbant.

-    Agiter doucement la cellule dans la solution pour bien homogénéiser.

-    La solution ionique est une solution de chlorure de sodium de concentration C = 5,0 x 10 ^{– 3}  mol / L.

-    Réaliser une mesure de G.

Animation CabriJava

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II- Facteurs influençant la conductance.

1)- Influence des caractéristiques S et ℓ de la cellule.

-    On dispose d’un jeu de cellules conductimétriques. 

-    On peut faire varier la distance ℓ entre les électrodes et la surface S de leur partie immergée.

a)- Influence de la distance ℓ entre les électrodes.

-    Faire une mesure avec S = 1 cm ²   et  ℓ = 3 cm

-    Comparer la valeur de cette mesure à celle obtenue au I- 2)- c)-. Conclusion.

b)- Influence de S.

-    la distance ℓ entre les électrodes étant maintenue constante (ℓ = 1 cm   ), on fait varier S = 3 cm².

-    Faire une mesure et la comparer à la valeur obtenue au I- 2)- c)-. (S = 1 cm² et ℓ = 1 cm ). Conclusion.

2)- Influence des caractéristiques de la solution.

-    On utilise la cellule conductimétrique du I- 2)- b)-dont les dimensions sont fixées. 

-    On peut ainsi mettre en évidence des grandeurs d’influence propres à la solution.

a)- Influence du soluté.

-    On dispose de solutions (Na ⁺ + Cl  ^– )  ; (Na ⁺ + HO^– ) ; (H ⁺ + Cl ^– ) de même concentration : C = 5,0 x 10 ^{– 3}  mol / L.

Réaliser les mesures puis reproduire et compléter le tableau suivant.

Conclusion.

b)- Influence de la concentration.

-    On dispose de la solution (Na⁺ + Cl ^– )  de concentration :

-    C₁ = 2,0 x 10 ^{– 3}  mol / L ; C = 5,0 x 10 ^{– 3}  mol / L  ; C₂ = 1,0 x 10 ^{– 2}  mol / L.

Réaliser les différentes mesures, reproduire et compléter le tableau.

Conclusion.

c)- Influence de la température.

-    Relever la température θ de la solution (Na⁺ + Cl ^– )   de concentration C = 5,0 x 10 ^{– 3}  mol / L :

-    θ  =

-    faire chauffer la solution et relever la température q’ de cette solution.

-    θ ’ =

-    réaliser la mesure et comparer la valeur obtenue à celle du I- 2)- c)-. Conclusion.