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) ( U_eff = U_max / 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.