CHIMIE

1
Conductivité d’un électrolyte
La conductimétrie est l’étude quantitative de la conductivité
des électrolytes, c’est-à-dire des solutions conductrices
du courant électrique.
1.1 Conductivité molaire d’un ion
Sous l’action d’un champ électrique E → , un ion acquiert
une vitesse limite v → proportionnelle à E → :
vÆ = + m + . E Æ
(1) pour les cations
et : v Æ = – m – . E Æ
(2) pour les anions
où m + et m – représentent la mobilité ionique du cation ou
de l’anion considéré ; µ + et µ – dépendent de la viscosité
du solvant, de la taille et de la concentration des ions.
Soit un ion M i z i + ; par définition, le produit de la constante
de Faraday F par la mobilité m i de l’ion et par la valeur
absolue du nombre de charge, z i , est la conductivité ionique
molaire l i , de l’ion M i z i + :
l i = |z i|. m i . F (3)
Lorsque les solutions sont diluées :
0 0
ci c 0 alors mi c mi et li c li 0
li est appelée conductivité ionique molaire limite (ou à
0
concentration nulle). li et li s’expriment en S . m2 . mol –1 .
Les tables donnent généralement la conductivité ionique
molaire équivalente limite ; elle est égale au quotient de
la conductivité ionique molaire limite par la valeur absolue
du nombre de charge, zi .
Ainsi pour les ions K + , Fe3+ et SO 2–
4 , les tables donnent
l0 (K + ), l0 (1/3 Fe3+ ) et l0 (1/2 SO 2–
4 ) (doc. 1 et 2).
ion
H3O +
Li +
Na +
K +
NH + 4
1/2 Ca 2+
1/2 Zn 2+
1/2 Fe 2+
1/3 Al 3+
1/3 Fe 3+
l 0 (mS.m 2 .mol –1 )
35,0
3,86
5,01
7,35
7,34
5,95
5,28
5,35
6,30
6,80
ion
OH –
F –
Cl –
Br –
I –
NO – 3
HCOO –
CH3COO –
1/2 SO 2–
4
1/3 PO 3–
4
l 0 (mS.m 2 .mol –1 )
19,9
5,54
7,63
7,81
7,70
7,14
5,46
4,09
8,00
9,28
Doc. 1 Conductivité molaire équivalente limite
l 0 (1 /z iB i z i +
)de quelques ions.
Conductimétrie
1.2 Conductivité d’une solution
Soit une solution ionique contenant des ions B i z i + , de
conductivité ionique molaire l(B i z i + ) à la concentration
c (B i z i + ) ; la conductivité de la solution, notée s, vaut :
S . m –1 S . m 2 . mol –1 mol . m –3
Lorsque la solution est diluée :
(4)
soit en utilisant les conductivités ioniques molaires équivalentes
:
s = S|z i i| . l (5)
0 (1/zi . B z +
i i ) . c(Bi z +
i )
2
H H
H
H
H
O H O
O H
O
H
s = S i l(B i z i + ) . c(Bi z i + )
s = S i l 0 (B i z i + ) . c(Bi z i + )
Cellule conductimétriques
2.1 Cellule de mesure
Annexe 2
La cellule de mesure (qui ne doit pas être confondue avec
une électrode) est constituée par deux plaques de platine
platiné (c’est-à-dire recouvert de platine finement
divisé) parallèles (doc. 3).
Ces plaques de surface s et distantes de , délimitent un
volume V de solution à étudier. L’application de la loi
d’Ohm aux électrolytes montre que la conductance G de
cette portion de solution ainsi délimitée est proportionnelle
à sa conductivité :
H
H
O
O
H
H
O
Doc. 2 La conductivité, particulièrement élevée des
ions hydronium et hydroxyde, est due à la superposition
au mouvement propre des ions, d’un phénomène
de transfert de charge,par l’intermédiaire d’un proton,
sans pratiquement transfert de matière. Les liaisons
hydrogène (...) devenant des liaisons covalentes (—) et
réciproquement.
c
c
H
b
H
H
O
H
(6)
© Hachette Livre – H Prépa / Chimie, 1 re année, PCSI –La photocopie non autorisée est un délit
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