Conductivité des solutions

Flashcards de révision sur le chapitre de Chimie CH.C6 : Conductivité des solutions (BTS BM).

Qu'est-ce qu'un électrolyte ?

Un corps contenant des ions mobiles qui, lorsqu'ils sont soumis à un champ électrique, permettent le passage d'un courant électrique dans la solution.

Pourquoi le générateur d'une cellule de conductimétrie fonctionne-t-il en tension alternative ?

Pour éviter que des réactions chimiques ne modifient la composition de la solution.

Quelle est la définition de la conductance $G$ et quelle est son unité ?

La conductance $G$ est l'inverse de la résistance $R$ ($G = \frac{1}{R}$) de la portion de solution entre les électrodes. Son unité est le siemens ($S$) ou \text{\textOmega}^{-1}.

Comment varie la conductance $G$ en fonction des dimensions de la cellule ?

La conductance $G$ augmente lorsque la surface $S$ de la cellule augmente, et elle diminue lorsque la longueur $l$ entre les électrodes augmente.

Comment définit-on la constante de cellule $k$ et sa relation avec la conductivité \text{\textsigma} ?

La constante de cellule est $k = \frac{l}{S}$, et la conductance s'exprime par G = \frac{\text{\textsigma} \times S}{l} = \frac{\text{\textsigma}}{k}. La conductivité \text{\textsigma} s'exprime en siemens par mètre ($S \times m^{-1}$).

Dans quel domaine de concentration l'évolution de la conductivité \text{\textsigma} est-elle linéaire ?

L'évolution de la conductivité en fonction de la concentration des ions n'est linéaire que pour de faibles concentrations ($C < 1 \times 10^{-3} \text{ mol} \times L^{-1}$ environ).

Quelle est l'expression de la conductivité molaire \text{\textLambda} d'un électrolyte et son unité ?

\text{\textLambda} = \frac{\text{\textsigma}}{C}, avec pour unité le $S \times m^2 \times mol^{-1}$ (lorsque $C$ est en $mol \times m^{-3}$).

Qu'énonce la loi de Kohlrausch pour la conductivité \text{\textsigma} d'une solution ionique ?

La conductivité d'une solution est égale à la somme des conductivités molaires ioniques \text{\textlambda}_i des ions, multipliées par leurs concentrations respectives : \text{\textsigma} = \text{\textsum} \text{\textlambda}_i \times [i].

Quels ions possèdent des conductivités molaires ioniques nettement supérieures aux autres à $298 \text{ K}$ ?

Les ions $H_3O^+$ ($35{,}0 \text{ mS} \times m^2 \times mol^{-1}$) et $OH^-$ ($20{,}0 \text{ mS} \times m^2 \times mol^{-1}$).

Quelles sont les forces subies par un ion en mouvement sous l'action d'un champ électrique \text{\textmathbf{E}} ?

La force électrique \text{\textmathbf{F}}_e = q \times \text{\textmathbf{E}} et la force de frottement \text{\textmathbf{f}} opposée à son mouvement, modélisée par f = K \times \text{\texteta} \times v.

Comment est définie la mobilité \text{\textmu} d'un ion et de quels facteurs dépend-elle ?

La mobilité est \text{\textmu} = \frac{|q|}{K \times \text{\texteta}}. Elle est proportionnelle à la charge électrique $|q|$, diminue si la taille de l'ion ($K$) et la viscosité du milieu (\text{\texteta}) augmentent, et dépend de la température.

Quelle formule relie la conductivité molaire ionique \text{\textlambda}_i à la mobilité \text{\textmu}_i d'un ion ?

\text{\textlambda}_i = |z_i| \times \text{\textmu}_i \times F, où $|z_i|$ est la valeur de charge de l'ion et $F = 96{,}5 \times 10^3 \text{ C} \times mol^{-1}$ est la constante de Faraday.

Quel est le principal inconvénient du dosage par étalonnage conductimétrique ?

La solution à doser ne doit contenir qu'un seul électrolyte.

Comment repère-t-on l'équivalence sur une courbe de titrage conductimétrique ?

L'équivalence est donnée par l'intersection des deux segments de droite d'inclinaison différente représentant la conductivité en fonction du volume versé.

Pourquoi ajoute-t-on un grand volume d'eau distillée dans le bécher avant un titrage conductimétrique ?

Pour atténuer la dilution du mélange réactionnel au cours du titrage, ce qui évite de déformer les segments de droite.

Lors du titrage des ions $Cl^-$ par $(Ag^+ + NO_3^-)$, pourquoi la conductivité diminue-t-elle avant l'équivalence ?

Parce que chaque ion $Cl^-$ éliminé par précipitation est remplacé par un ion $NO_3^-$ qui possède une conductivité molaire ionique plus faible ($ ext{ extlambda}(NO_3^-) = 7{,}2 ext{ S} imes m^2 imes mol^{-1}$ text{ extemdash} de fait $7{,}2$ contre $7{,}6 \text{ S} \times m^2 \times mol^{-1}$ pour $Cl^-$).

Pourquoi la conductivité augmente-t-elle après l'équivalence lors d'un titrage conductimétrique ?

Car la réaction chimique est terminée et chaque nouvel ajout de solution titrante apporte un excès d'ions ($Ag^+$ et $NO_3^-$) qui augmentent la conductivité.

Que représente le schéma ci-dessous ?

Le montage d'un titrage conductimétrique comprenant une burette graduée avec la solution titrante ($Ag^+ + NO_3^-$), un bécher avec la solution titrée ($Na^+ + Cl^-$), un conductimètre et un agitateur magnétique.