1eS - Chap 04 - Conductance et conductivité d’une solution ionique

I ) Rappels d’électricité :

1)     Courant électrique dans une solution électrolytique :

Une solution électrolytique conduit le courant électrique : les porteurs de charges électriques sont les ions. Les cations migrent dans le même sens que le courant et les anions vont dans le sens contraire.

L’intensité du courant correspond à la quantité de charges qui traversent une section de solution conductrice pendant une unité de temps. Plus le nombre de porteurs de charges est grand, plus l’intensité du courant est élevée ; plus la vitesse de déplacement est grande, plus l’intensité du courant est élevée.

2)     Loi d’ohm :

Soit une solution électrolytique dans laquelle on plonge deux électrodes. La portion de solution comprise entre les 2 électrodes s’apparente à un dipôle pour lequel la loi d’ohm est vérifiée.

Soit R la résistance de la portion de solution, I l’intensité du courant qui la traverse et U la tension imposée entre les électrodes.

La loi d’ohm s’écrit alors :                         

U  =  R  .  I

U en V ,    R en Ω (ohm),  I en A

 

                                                             

II ) Conductance :

1)     Définition :

On appelle conductance G du dipôle , l’inverse de la résistance de ce dipôle.

G  =  1  /  R                     G en Siemens ( S )   et   R en ohm ( Ω )

Remarque : si  G = 1 / R    alors   R = 1 / G            Math. :   1 / ( 1 / R ) = R

On peut alors écrire :    U  =  R  .  I      ,        U  = ( 1 / G ) . I          soit   I  =  G . U

2)     Mesure de la conductance :

On applique, grâce à un GBF, une tension alternative sinusoïdale (pour éviter le phénomène d’électrolyse).

La loi d’ohm reste valable en régime alternatif en utilisant les valeurs efficaces de I et U mesurables avec un multimètre réglé sur alternatif (AC) ( Ueff = Umax / 2 )

En maintenant une tension égale à 1,0 V, on accède directement à la valeur de G en " lisant " la valeur de l'intensité.

Si U n'est pas maintenue constante, il suffit de calculer G par :  G = I / U

 

 

3 ) Influence du système de mesures :

En T.P. , nous avons observé que la conductance obtenue par les différents groupes était différente pour une même solution.

Conclusion : La conductance dépend donc de la cellule conductimétrique utilisée.

En effet, la conductance G est proportionnelle à la surface S immergée des électrodes et inversement proportionnelle à la distance L qui la séparent.

Remarque : L'état de surface des électrodes a également une influence sur la valeur de G

( notamment la quantité d'impuretés présentes)

La conductance d'une solution électrolytique est donc proportionnelle au rapport S / L.

III ) Conductivité d'une solution électrolytique :

1)     Définition :

La conductance G d'une solution électrolytique est proportionnelle au rapport S / L.

 

G  =  σ  .  S  /  L

S     S.m-1    m2       m

Le coefficient de proportionnalité s représente la conductivité de la solution.

La conductivité représente l'aptitude de la solution à conduire le courant électrique.

2)     Facteurs influant sur la conductivité d'une solution :

➢     la concentration : plus elle est grande, plus la conductivité de la solution est grande.

➢     nature de l'électrolyte : des ions de nature différente peuvent se distinguer par leur charge, leur taille, le nombre de molécules qu'ils solvatent.
        Les ions n'ont donc pas tous la même aptitude à se déplacer et à conduire le courant.

➢     la température : lorsque la température augmente, la conductivité augmente aussi car l'agitation thermique est plus importante.

 

 

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