Cours

A

Conductance d’une portion de solution

Une portion de solution ionique placée entre deux plaques métalliques se comporte comme un conducteur ohmique.

Plutôt que la résistance $R$, on utilise en chimie la conductance $G$ exprimée en siemens (S) :


La conductance $G$ dépend de la géométrie de la cellule de mesure. Si les plaques sont plus espacées, ou si leur surface est plus petite, alors la conductance $G$ est plus faible.

B

Conductivité d’une solution

La conductivité $\sigma$ d’une solution est une grandeur caractéristique de la solution dépendant de sa nature, de sa concentration et de la température. En revanche, elle est indépendante de la cellule de mesure :

C

Loi de Kohlrausch

Pour une solution suffisamment diluée, contenant les ions ${\text{X}}_1\text{(aq)}$, ${\text{X}}_2\text{(aq)}$, …, et ${\text{X}}_n\text{(aq)}$, la conductivité $\sigma$ de la solution s’exprime selon la loi de Kohlrausch :


Les valeurs des conductivités molaires ioniques étant fournies, la mesure de la conductivité permet de déterminer la valeur de la concentration de la solution.

Doc. 1

Caractéristique illustrant la loi d’Ohm

Doc. 2

Cellule de mesure d’un conductimètre

Éviter les erreurs

➜ Attention à l’unité utilisée pour les concentrations dans la loi de Kohlrausch : elles doivent être exprimées en (mol·m^-3).

➜ Conversion d’unité : 1 mol·m^-3 = 10^-3 mol·L^-1.

➜ Vérifier la relation entre la concentration d’un ion et la concentration $c$ de la solution en soluté apporté.
Pour la solution ${\text{(Cu}}^{2+}\text{(aq)}$ ; $2{\mathrm{C}\mathrm{l}}^{-}(\mathrm{a}\mathrm{q}))$, de concentration en soluté apporté $c$, on a $\left[{\mathrm{C}\mathrm{u}}^{2+}\right]=\mathrm{c}$ et $\left[{\mathrm{C}\mathrm{l}}^{-}\right]=2\mathrm{c}$.

Doc. 3

Friedrich Kohlrausch

A

Principe de l’analyse spectroscopique

Un rayonnement incident de longueur d’onde connue traverse la substance étudiée, puis le rayonnement transmis est analysé.

B

Spectroscopie UV-visible

La spectroscopie UV-visible utilise des rayonnements compris entre 100 nm et 800 nm. Ces rayonnements peuvent être absorbés par les électrons de certaines liaisons moléculaires.

C

Spectroscopie IR

La spectroscopie infrarouge utilise des rayonnements de longueur d’onde comprise entre 2,5 μm et 25 μm (soit 4 000 à 400 cm^-1). Ces rayonnements permettent de faire vibrer les liaisons moléculaires.

Un spectre IR présente habituellement la transmittance $T$, grandeur sans unité égale au rapport de l’intensité transmise sur l’intensité incidente, en fonction du nombre d’onde $\bar{\nu }$ :
$\bar{\nu }=\frac{1}{\lambda }$

Doc. 4

Absorbance d’une solution

Doc. 5

Couleur et spectre UV du bleu de méthylène

Éviter les erreurs

➜ Sur un spectre UV-visible, on représente habituellement l’absorbance $A$ en fonction de la longueur d’onde $\lambda$.

➜ Sur un spectre IR, on représente habituellement la transmittance $T$ en fonction du nombre d’onde $\bar{\nu }$.

Pas de malentendu

➜ Le symbole $\lambda$ est utilisé pour des grandeurs différentes apparaissant dans ce chapitre :

• la longueur d’onde ;
• la conductivité molaire ionique.

➜ Le symbole $\sigma$ est couramment employé pour désigner la conductivité et le nombre d’onde. Pour éviter les confusions, on utilise ici $\bar{\nu }$ or pour le nombre d’onde.

A

Principe d’un dosage par étalonnage

Un dosage par étalonnage consiste à déterminer la concentration d’une espèce en solution par comparaison avec une gamme de solutions de concentrations connues. Pour réaliser la gamme de solutions étalons, on procède généralement par dilution à partir d’une solution mère, qui contient le même soluté que la solution à analyser.

En fonction de la substance testée, on peut choisir de mesurer la conductivité, l’absorbance à une longueur d’onde donnée, mais aussi la masse volumique ou d’autres caractéristiques physiques.

Application : dosage conductimétrique par étalonnage

Retrouvez une explication du dosage en vidéo :

B

Limites d’un dosage par étalonnage

Les dosages par étalonnage réalisés dans ce chapitre supposent une relation de proportionnalité entre la concentration de l’espèce étudiée et la grandeur mesurée (conductance ou conductivité, absorbance).

Retrouvez une explication du dosage par étalonnage en vidéo :

Doc. 6

Gamme d’étalonnage

Éviter les erreurs

➜ Un dosage conductimétrique concerne les solutions ioniques.

➜ Un dosage spectrophotométrique UV-visible concerne les espèces colorées absorbant dans le visible et les espèces incolores absorbant dans l’UV.

Doc. 7

Mesure de la conductivité

Pas de malentendu

➜ La loi de Beer-Lambert est valable également dans le domaine infrarouge. Mais la spectrophotométrie IR n’est généralement pas utilisée pour réaliser des dosages par étalonnage au lycée.

Visionnez la méthode du dosage par étalonnage :