1eS - Chap 05 - Conductivité molaire ionique

I ) Conductivité molaire ionique d'un ion en solution :

On appelle Λ la conductivité molaire d'une solution ionique d'un soluté unique ; elle est définie comme étant le rapport de la conductivité σ de la solution par la concentration c :

Λ = σ / c ( Λ : lambda majuscule )

S.m².mol^-1 S.m^-1 mol.m^-3 attention unité inhabituelle

Quand la concentration c en soluté apporté est faible ( < 10^-2 mol.L^-1 ) , σ est proportionnelle à c donc Λ ne dépend pas de c.

Λ est fonction de la nature des ions en solution.

A chaque ion d'une solution ionique, on affecte une conductivité molaire ionique désignée par la lettre λ ( en S.m².mol^-1 ).

Dans le cas d'une solution ionique d'un soluté unique contenant des ions monochargés M⁺_aq et X^-_aq , on peut écrire :

Λ = λ ( M⁺_aq ) + λ ( X^-_aq )

et σ = Λ . c

d'où σ = (λ ( M⁺_aq ) + λ ( X^-_aq ) ) . c

ou σ = λ ( M⁺_aq ) . [ M⁺_aq ] + λ ( X^-_aq ) . [ X^-_aq ]

λ se rapporte à un ion donné. Elle est fonction de la température et de la nature du solvant.

λ ne dépend pas de la concentration de l'ion lorsqu'elle est faible ( ≈ 10^-2 mol.L^-1 )

II ) Conductivité d'une solution ionique quelconque :

Soit une solution ionique contenant p ions monochargés différents notés Xi, de concentration [Xi] et de conductivité molaire ionique λi ( i variant de 1 à p ) .

La relation entre les conductivités σ de la solution s'écrit :

σ = λ₁ . [X₁] + λ₂ . [X₂] + λ₃ . [X₃] + ….. + λ_p . [X_p]

σ en S.m^-1 λ_i en S.m².mol^-1 et [ X_i ] en mol.m^-3 ATTENTION UNITE

Exemple : solution contenant des Na⁺, K⁺ , NO₃^- , Cl^- à différentes concentrations

σ = λ(Na⁺) . [Na⁺] + λ(K⁺) . [K⁺] + λ(NO₃^-) . [NO₃^-] + λ(Cl^-) . [Cl^-]

Remarque : La relation du paragraphe 1 est un cas particulier de cette relation.

La conductivité molaire ionique est donnée pour des concentrations faibles ( < 10^-2 mol.L^-1 )

III ) Conductivité molaire ionique de quelques ions monochargés :

Les mesures de conductances faites en TP sur des solutions de même concentration comportant l'un des ions en commun, nous ont permis de constater que H₃O⁺ et HO^- ont une conductivité molaire ionique supérieure à celle des autres ions.

En effet, le cas de ces ions est particulier : ils sont solvatés comme les autres ions mais forment avec les molécules d'eau une liaison assez forte appelée liaison hydrogène.

La liaison O – H est polaire.

En fait, ce n'est pas l'ion H₃O⁺ qui se déplace, mais le proton H⁺ très petit.

Cela est plus rapide.

Pour l'ion HO^- , on retrouve la même chose, un proton H⁺ est fourni par une molécule d'eau voisine qui devient HO^- et HO^- devient H₂O. Tout se passe comme si HO^- se déplace alors que c'est un proton qui se déplace de proche en proche.