question de cours


Dosages conductimétriques

Intro

I- Principe théorique
                1/ Expression de la conductivité d'une solution
                2/ Les conductivités molaires différentes
                3/ Variation au cours d'un dosage : étude théorique

II-Aspect expérimental
                1/ Le matériel 
                2/ Le tracé et exploitation

III- Exemples de dosages
                1/ Base faible / acide fort
                2/ Acide aminé par la soude
                3/ Précipitation

Conclusion


En version plus développée...

Intro :

La conductimétrie est une technique exploitant les capacités de conduction électriques des solutions , en raison de leur concentration en ions , positifs ou négatifs.

I- Principe théorique

                1/ Expression de la conductivité d'une solution

Enoncé :   Λ = Σ |zi| ci λi°    avec
λi°  =  conductivité molaire partielle  à dilution infinie  car λi dépend de la force ionique du milieu

                                                                La force ionique caractérise la quantité globale des ions en solution.

Rappel sur l'état standard d'un ion en solution : état HYPOTHETIQUE qu'il aurait à la molalité unité ( ou concentration unité dans l'eau) , dans un environnement identique à celui de la dilution infinie ( voir chapitre potentiel chimique : § expression du potentiel chimique pour un soluté ) 

               

On remarque dans cette formule que
λi° est donnée par unité de charge .

                2/ Les conductivités molaires différentes

La conductivité molaire partielle à dilution infinie pour un ion caractérise sa capacité à se déplacer en solution aqueuse sous l'effet d'un champs électrique.

Dépend très fortement de sa taille :  
                                                                                        λH3O+°>λOH-° >> λi°

( être capable de le justifier par les shéma de déplacement de la charge sans déplacement de matière -voir TP- )

                3/ Variation au cours d'un dosage : étude théorique

Voir "principe théorique des TP "  Conductimétrie pour le détail des calculs : Prendre l'exemple d'un dosage, le ^plus simple possible...mais il faut être très rapide en présentation pour pouvoir présenter ce calcul...NE PAS OUBLER LES CONTRE IONS QUI FONT VARIER LA CONDUCTIVITE DE LA SOLUTION.

Enoncer que la conductivité varie LINEAIREMENT avec le volume de dosant versé à condition que l'on puisse négliger la dilution au cours du dosage .  Montrer que le tracé de Λ x Vtotal est dans tous les cas linéaire.

II-Aspect expérimental
 
               1/ Le matériel 

La CELLULE de conductivité dans un PONT DE WHEASTONE  et énoncer que la mesure de l'INTENSITE du courant dans le pont permet de remonter à la RESISTANCE de l'échantillon de solution entre les deux plaques de la cellule .

--> Schéma

Pour éviter la polarisation des plaques , on travaille en courant alternatif.  L'appareil mesure en réalité 1/R = G et non Λ => définition de R  = ( 1/Λ) . (l/S) = k.(1/Λ  et de   G = 1/R = Λ.(S/l) = (1/k). Λ     ( voir "Principe théorique des TP" pour les unités)  .

Les appareils peuvent donner G proportionnel à
Λ.

En mesure absolue, il faut étalonner ( k dépend de l'état de la cellule )
En mesure variable ( dosage ) , l'étalonnage est superflu.

               2/ Le tracé et exploitation

Etalonage superflu. Grande dilution ( addition d'un grand volume d'eau ) des échantillons à doser pour que Vtotal  = cte .
On peut suivre tout type de dosage, pourvu que le nombre d'ions en solution évolue différemment de part et d'autre de l'équivalence ( peu adapté aux dosages par complexation par exemple )

L'intersection des portions de pentes différentes donne le volume équivalent . Il faut donc poursuivre le dosage bien après l'équivalence pour tracer correctement la portion finale.

III- Exemples de dosages
 
               1/ Base faible / acide fort

Se montrer précis dans l'exemple  :  

NH3  par H+ ( Cl- )   :    1°) pente croissante  puis 2°) pente fortement croissante     JUSTIFIEES
ou     CH3COO- (Na+)   par   H+ ( Cl- )    :  1°) pente quasi horizontale  2°) pente fortement croissante     JUSTIFIEES

               2/ Acide aminé par la soude

Définir acide aminé : 3 formes : H2A+   , HA+- , non conducteur, amphiion  , A-  

Donc allure prévue par dosage par la soude : 1°) quasi horizontale   2°) croissante  3°) fortement croissante

Comparer avec l'allure pH métrique  ( 1 saut correct et un autre mal défini  ) => précisions inversées...

                3/ Précipitation

Exemple : Ba2+( 2 Cl-)  par SO42- (2K+ ) par exemple  : 1°) horizontal  puis 2°) croissant

Conclusion

En dosage A/B , très utile dans les cas d'acides ou de bases légèrement trop faibles par exemple.
D'autres techniques utilisent les différences de conductivité : les chromatographies ioniques et l'électrophorèse (chromatographie papier sous l'action d'un champs électrique )
Les mesures absolues de
Λ sont plus délicates : nécessitent un étalonnage très minutieux. Exemple d'utilisation : détermination de constante d'acidité.







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