Objectif : Mesurer une conductance et tracer une courbe d'étalonnage pour déterminer une concentration.
Problématique de l'activité
En raison de leur constitution, les solutions ioniques sont susceptibles de conduire le courant. Cette capacité peut être quantifiée à l'aide d'une grandeur, la conductance, qui dépend de la concentration des espèces ioniques.
Comment déterminer la conductance d'une solution ?
Doc. 1
Conductance et conductivité
Une portion de solution ionique comprise entre deux plaques métalliques peut conduire le courant. On peut alors mesurer la résistance R, en ohm (Ω), de cette portion de solution, ou sa conductance G, en siemens (S ), qui est l'inverse de la résistance :
G=R1
G : conductance (S) R : résistance (Ω)
La conductance G est également liée à la conductivité σ propre à la solution et indépendante des caractéristiques des plaques utilisées pour la mesure. On mesure σ à l'aide d'un conductimètre. Celle-ci s'exprime en (S⋅m-1).
Doc. 2
Matériel nécessaire
Plusieurs béchers
Deux plaques métalliques
Pinces crocodiles
Fils électriques
Voltmètre
Ampèremètre
Générateur de tension alternative
Conductimètre
Cinq solutions de chlorure de sodium (Na+(aq);Cl−(aq)) de concentration c1=0,10 mol⋅L-1,
c2=0,20 mol⋅L-1,
c3=0,30 mol⋅L-1,
c4=0,40 mol⋅L-1 et
c5=0,50 mol⋅L-1
Doc. 3
Utilisation du conductimètre
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Crédits : lelivrescolaire.fr
Doc. 4
Montage expérimental
Le zoom est accessible dans la version Premium.
Crédits : lelivrescolaire.fr
Questions
REA : Effectuer des mesures avec des capteurs REA : Mettre en œuvre un protocole
Compétence(s)
1.
À partir du montage expérimental du doc. 4, proposer un protocole permettant de déterminer la conductance G en utilisant la loi d'Ohm.
2.
Proposer puis réaliser plusieurs expériences permettant de vérifier l'influence de la distance l et de la surface S sur la conductance G.
3.
Identifier la bonne relation entre la conductance G et la conductivité σ :
G=Sl⋅σ
G=l⋅S⋅σ
G=l⋅Sσ
4.
Mesurer la conductivité σ des cinq solutions. Proposer une relation simple entre la conductivité σ et la concentration c en chlorure de sodium apporté.
Synthèse de l'activité
Lister les paramètres influençant la mesure de la conductance.
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