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Énoncé
Le chlorure de calcium peut être utilisé en solution injectable, notamment pour traiter l'hypocalcémie (déficit
en calcium). L'emballage du produit commercial présenté précise que la concentration est de 0,45 mmol en
ion calcium Ca2+(aq) par millilitre de solution.
Comment vérifier la concentration de la solution en chlorure de calcium ?
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Doc. 1
Chlorure de calcium
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Crédits : Stocksnapper/Shutterstock
Le chlorure de calcium est utilisé à de nombreuses fins. On
le retrouve notamment dans les composants du béton pour
en accélérer la prise, dans le secteur de l'agroalimentaire
comme conservateur pour le lait ou en tant qu'agent
affermissant.
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Doc. 2
Acide benzoïque
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Crédits : lelivrescolaire.fr
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Conductivités molaires ioniques à 25 °C, tenant compte du nombre de charges :λ(Ca2+)=11,9 mS⋅m2⋅mol-1 et λ(Cl−)=7,63 mS⋅m2⋅mol-1
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Doc. 3
Formulaire
Le chlorure de calcium évoqué dans le médicament se
présente sous la forme d'ampoules injectables, de 10 mL
chacune.
La solution de chlorure de calcium
(Ca2+(aq);2Cl−(aq)) a été obtenue à partir de la dissolution de chlorure de calcium
dihydraté CaCl2⋅2H2O(s).
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Doc. 4
Matériel disponible
Conductimètre préalablement étalonné
Deux béchers
Fiole jaugée de 50,0 mL
Deux pipettes jaugées de 10,0 mL et 20,0 mL
Eau distillée
Solution commerciale, diluée 100 fois
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Doc. 5
Loi de Kohlrausch
Pour des solutions suffisamment diluées, la conductivité σ
de la solution s'exprime en fonction des concentrations des
ions qu'elle contient et de leur conductivité molaire ionique
λ. Pour une solution contenant deux ions X1(aq) et X2(aq), on a ainsi :
σ=λ1⋅[X1]+λ2⋅[X2]
σ : conductivité de la solution (S⋅m-1)
λ1 et λ2 : conductivités molaires ioniques de X1(aq) et X2(aq) (S⋅m2⋅mol-1)
[X1] et [X2] : concentrations de X1(aq) et de X2(aq) (mol⋅m-3)
La conductivité molaire ionique d'un ion est une constante
à température donnée qui traduit la contribution apportée
par l'ion à la conductivité globale de la solution.
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Questions
1
Étude de la solution de chlorure de calcium (10 minutes conseillées) 1. À l'aide de la loi de Kohlrausch, exprimer la conductivité σ de la solution de chlorure de calcium en fonction de la concentration c de soluté apporté.
2. En supposant que l'indication « 0,45 millimole par millilitre » sur l'emballage est correcte, en déduire la conductivité théorique de la solution.
3. Justifier le fait que l'on ne peut pas mesurer directement la conductivité de la solution.
Appeler le professeur en cas de difficulté.
Appel n°1
2
Mesures de conductivité (30 minutes conseillées)
On réalise une gamme d'étalonnage pour déterminer la conductivité de la solution commerciale.
Les solutions de la gamme d'étalonnage sont les suivantes :
S0 de concentration en soluté apporté c0=10,0 mmol⋅L-1 ;
S1 de concentration en soluté apporté
c1=8,0 mmol⋅L-1 ;
S2 de concentration en soluté apporté c2=6,0 mmol⋅L-1 ;
S3 de concentration en soluté apporté c3=4,0 mmol⋅L-1 ;
S4 de concentration en soluté apporté c4=2,0 mmol⋅L-1 .
4. Rédiger le protocole utilisé par le préparateur ayant permis la réalisation d'une des solutions S1, S2, S3, S4 à partir de la solution mère S0 et avec le matériel à disposition.
5. Mesurer les conductivités des cinq solutions. Consigner les résultats dans un tableau.
Solution
Conductivité
S0
S1
S2
S3
S4
6. À l'aide d'un logiciel de modélisation, tracer la courbe σ=f(c) et donner l'équation de la droite modélisant l'évolution de σ en fonction de c.
Appeler le professeur pour lui présenter les résultats de la modélisation, ou en cas de
difficulté.
Appel n°2
3
Détermination de la concentration de la solution commerciale (20 minutes conseillées) 7. Mesurer la conductivité de la solution commerciale qui a été au préalable diluée 100 fois.
8. En déduire la concentration en soluté apporté c de la solution commerciale.
9. La comparer à la concentration indiquée sur l'emballage.
Défaire le montage et ranger la paillasse
Se Préparer aux ECE
Rédiger une fiche de révision reprenant les grandes étapes à suivre pour la réalisation d'une courbe d'étalonnage conductimétrique.
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