Généralement l’assistance est saisie d’effroi rien qu’à l’évocation du terme conductimétrie… Dans le bac version 2013, celle-ci n’est pas vraiment au programme dans le sens où il n’y a pas de chapitre portant exclusivement sur ce point mais elle est évoquée régulièrement. Il y a donc de fortes chances qu’un sujet de bac utilisant une méthode conductimétrique donne toutes les formules à utiliser. Il n’y a donc rien à apprendre par coeur, mais tout à comprendre. Quel est le plus simple ? Apprendre ou comprendre ? Je vous laisse choisir. Voyons ce qu’il faut en comprendre :

Une solution ionique transporte du courant, on peut donc mesurer sa conductance G. Celle-ci est égale à l’inverse de la résistance (si la résistance est grande, la conductance est petite) : G=I/U. Cette grandeur s’exprime en Siemens (S, oui comme votre frigo mais c’est plutôt en hommage à Werner von Siemens). Elle dépend d’une part de la solution et d’autre part de l’instrument de mesure (surface S des électrodes et distances l entre les électrodes). C’est pourquoi on utilise généralement des cellules de conductimétrie. Cela permet d’accéder à une grandeur qui ne dépend plus que de la solution : la conductivité ? (en S.m^-1).

On passe de ? à G à l’aide de la constante de solution que l’on détermine expérimentalement. Celle-ci est généralement notée k et exprimée en m^-1, dans ces conditions, ?=k.G (ici k=l/S)

La conductivité ? est une grandeur qui ne dépend plus que des ions en solutions, ainsi, elle s’exprime en fonction des ions présents en solution :

?=??_i.[X_i]

où [X_i] représente la concentration des ions présent en solution (en mol.m^-3) et ?_i leur conductivité molaire ionique (en S. m².mol^-1).

Il y a peu de chance qu’un sujet de bac version 2013 vous demande de faire un calcul à partir de cette expression, en effet, il y a un piège : comme c’est une formule qui vient de la physique où les volumes sont exprimés en m³, les concentrations doivent être exprimées en mol/m³.

Par contre, il est demandé de savoir exploiter cette relation comme dans le cas des titrages conductimétriques.

Au cas où : Comment fait-on pour convertir des mol/L en mol/m³ ? On multiplie par 1000. Pourquoi ? Il suffit de lire l’unité pour le comprendre : 1 mol/L veut dire « il y a une mole dans 1 L ». L’unité en mol/m³ est le nombre de mole dans 1 m³. Comme 1 m³ est égal à 1000 L, s’il y a 1 mol dans 1L, il y aura 1000 mol dans 1000L donc 1000 mol dans 1 m³. Ainsi, rappelez-vous :

1 mol/L = 1000 mol/m³

Voyons cela sur un exemple :

Dans une solution de chlorure de sodium (rappel : « solution de chlorure de sodium » = nom savant pour dire « eau salée ») de concentration en soluté apporté c=10^-2 mol.L^-1, [Na⁺]=10^-2 mol.L^-1 et [Cl^–]=10^-2 mol.L^-1. Pour utiliser ces valeurs en conductimétrie, il va falloir les convertir en mol/m³ : [Na⁺]=10 mol.m^-3 et [Cl^–]=10 mol.m^-3.

Dans une table, on trouve : ?_Cl^–=7,63.10^-3 S. m².mol^-1 et ?_Na⁺=5,00.10^-3 S. m².mol^-1.

Ainsi, la conductivité d’une telle solution est : ? = ?_Cl^– [Cl^–]+ ?_Na⁺[Na⁺] =7,63.10^-3 . 10 + 5,00.10^-3 . 10= 0,0763+0,0500 = 0,126 S.m^-1.

Si l’on mesure la conductance de cette solution à l’aide d’une cellule dont la constante est égale à 100, on trouvera G=?/k=1,26.10^-3 S = 1,26 mS. Autrement dit si l’on applique une tension de 1 V aux bornes de la cellule de conductimétrie, on mesurera une intensité I=U.G=1,26 mA.