Tout bien sûr !

Mais il y a quelques sujets qui n’ont pas été traités en terminale et qui méritent qu’on y revienne.

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Commençons par la conductimétrie.

Généralement l’assistance est saisie d’effroi rien qu’à l’évocation de ce terme… Pourtant un an plus tard, ça devrait ne pas être si compliqué. Voyons ce qu’il faut retenir :

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)

Si cette relation n’est pas donnée dans l’énoncé, il est demandé de la retrouver à l’aide des unités. Dans la vidéo, j’ai écrit G=k.?, dans ces conditions, k est en mètre(k=S/l).

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). Toute la difficulté de cette expression vient des unités de chacun de ces termes. Comme il s’agit d’une formule de physique utilisée en chimie, les concentrations ne sont plus exprimées en mol.L^-1 mais en mol.m^-3.
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.

Dans de prochains billets, j’aborderais les autres points évoqués dans la vidéo (équilibrer des équations d’oxydo-réduction et les notions d’énergie).