Le sérum physiologique est une solution de chlorure de sodium couramment utilisé dans les pharmacies familiales. Peu coûteux, il sert à nettoyer les yeux, le nez ou à laver les plaies.

Comment peut-on vérifier la concentration d'un sérum physiologique ?

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Doc. 1
Loi de Kohlrausch

Pour des solutions suffisamment diluées, la conductivité \sigma de la solution s'exprime en fonction des concentrations des ions qu'elle contient. Pour une solution contenant deux types d'ions \text{X}_1\text{(aq)} et \text{X}_2\text{(aq)}

\sigma=\lambda_{1} \cdot\left[\mathrm{X}_{1}\right]+\lambda_{2} \cdot\left[\mathrm{X}_{2}\right]

\sigma : conductivité de la solution (S·m^-1)
\lambda_1 et \lambda_2 : conductivités molaires ioniques de \text{X}_1\text{(aq)} et \text{X}_2\text{(aq)} (S·m²·mol^-1)
[\text{X}_1] et [\text{X}_2] : concentrations de \text{X}_1\text{(aq)} et de \text{X}_2\text{(aq)} (mol·m^-3)

La conductivité molaire ionique \lambda est une caractéristique propre à l'ion considéré. Elle est constante à température donnée et traduit la contribution apportée par cet ion à la conductivité globale de la solution.

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Doc. 2
Caractéristiques du conductimètre

Schéma conductimètre: appareil avec sonde et écran graphique rétroéclairé (128x64 pixels), mesurant de 0 à 20 mS/cm.

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Doc. 3
Matériel nécessaire

Cinq fioles jaugées de 10{,}0 mL
Solution de chlorure de sodium \text{S}_0 (\text{Na}^+\text{(aq)} ; \text{Cl}^-\text{(aq)}) de concentration en soluté apporté c_0 = 1{,}0 × 10^{-2} mol·L^-1
Sérum physiologique commercial à 0{,}9 %, dilué 20 fois
Pipette graduée 10,0 mL
Deux béchers
Eau distillée
Conductimètre

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Données

Conductivités molaires ioniques à 25 °C :
\lambda\left(\mathrm{Na}^{+}\right)=5{,}01 \times 10^{-3} S·m²·mol^-1 et \lambda\left(\mathrm{Cl}^{-}\right)=7{,}63 \times 10^{-3} S·m²·mol^-1
Masse molaire du chlorure de sodium : M(\mathrm{NaCl})=58{,}4 g·mol^-1
Masse volumique du sérum physiologique : \rho_{\text {sérum }}=1,00 g·mL^-1
Expression du titre massique : t=\frac{m_{\text {soluté }}}{m_{\text {solution }}}

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Supplément numérique

Consultez

la fiche méthode tableur.

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Questions

Compétence(s)

VAL : Exploiter un ensemble de mesures
REA : Effectuer des mesures avec des capteurs

1. D'après le doc. 1, exprimer \sigma en fonction de c_0.

2. Réaliser quatre solutions étalons de concentration comprise entre 1{,}0 \times 10{^-3} mol·L^-1et c_0 à partir de la solution \text{S}_0. Mesurer les conductivités \sigma de ces solutions.

3. Tracer la courbe d'étalonnage \sigma = f(c). Vérifier la proportionnalité entre ces grandeurs.

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4. Mesurer la conductivité \sigma des cinq solutions. Proposer une relation simple entre la conductivité \sigma et la concentration c en chlorure de sodium apporté.

5. Comparer les résultats avec l'indication précisée dans le doc. 3.

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Synthèse de l'activité

Rédiger un protocole permettant de retrouver la concentration d'une solution commerciale à l'aide de mesures de la conductivité de plusieurs solutions étalons.

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Physique-Chimie Terminale Spécialité

Sérum physiologique

Doc. 1Loi de Kohlrausch

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