La tension U appliquée entre deux plaques métalliques plongeant dans la solution est proportionnelle à l'intensité I du courant dans le circuit, selon la loi d'Ohm U = R\ ·\ I.

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

G=\frac{1}{R}

G : \text{conductance (S)} \\ R: \text{résistance }(\Omega)

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.

Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

Doc. 1
Caractéristique illustrant la loi d'Ohm

Le zoom est accessible dans la version Premium.

Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

Doc. 2
Cellule de mesure d'un conductimètre

Le zoom est accessible dans la version Premium.

Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

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 :

\sigma=G\ ·\frac{l}{S}

\sigma : conductivité (S·m^-1)
G : conductance (S)
l : distance entre les plaques (m)
S : surface des plaques (m²)

Cette relation est souvent simplifiée sous la forme :

\sigma=\frac{G}{k}

k : constante de la cellule (m)

Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

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)} ; \left.2\ \mathrm{Cl}^{-}(\mathrm{aq})\right), de concentration en soluté apporté c, on a \left[\mathrm{Cu}^{2+}\right]=\mathrm{c} et \left[\mathrm{Cl}^{-}\right]=2\ \mathrm{c}.

Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

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 :

\sigma=\lambda_{1} ·\left[\text{X}_{1}\right]+\lambda_{2} \cdot\left[\text{X}_{2}\right]+\ldots+\lambda_{\text{n}} ·\left[\text{X}_{\text{n}}\right]
\displaystyle\sigma=\sum_{i=1}^{n} \lambda_{i}\cdot \left[\text{X}_{i}\right]

\sigma : conductivité de la solution (S·m^-1)
\lambda_1, \lambda_2, … et \lambda_n : conductivités molaires ioniques des espèces ioniques (S·m²·mol^-1)
[\text{X}_1], [\text{X}_2], ... et [\text{X}_\text{n}] : concentrations des espèces ioniques (mol·m^-3)

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

Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

Doc. 3
Friedrich Kohlrausch

Le zoom est accessible dans la version Premium.

Friedrich Kohlrausch (1840-1910) est un physicien allemand qui s'est intéressé à la conductivité des solutions, mais aussi à la conduction thermique.

Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

2
Analyse spectroscopique

Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

A
Principe de l'analyse spectroscopique

L'analyse spectroscopique est une technique basée sur l'absorption de certains rayonnements par la substance à analyser.

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

On distingue la spectroscopie UV-visible de la spectroscopie IR, car ces deux techniques utilisent des rayonnements de longueurs d'onde différentes et fournissent des informations différentes.

Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

Doc. 4
Absorbance d'une solution

Le zoom est accessible dans la version Premium.

Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

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.

La couleur apparente d'une espèce colorée éclairée sous lumière blanche se déduit de son spectre dans le domaine du visible : il s'agit de la couleur complémentaire du rayonnement pour lequel l'absorbance est maximale.

Pour une longueur d'onde donnée, l'absorbance A_\lambda d'une solution, sans unité, correspond à la somme des absorbances dues à chaque espèce colorée X_i(aq). C'est la loi de Beer-Lambert :

A_{\lambda}=\displaystyle\sum_{i=1}^{n} k_{i, \lambda} ·\left [\text{X}_\text{i}\right]
A_{\lambda}=\displaystyle\sum_{i=1}^{n} \varepsilon_{i, \lambda} · l ·\left[\text{X}_\text{i}\right]

A_\lambda : absorbance de la solution à la longueur d'onde \lambda
k_{i, \lambda} : coefficient de proportionnalité à la longueur d'onde \lambda (L·mol^-1)
\varepsilon_{i, \lambda} : coefficient d'absorption molaire à la longueur d'onde \lambda (L·mol^-1·cm^-1)
l : épaisseur de la cuve (cm)
[\text{X}_\text{i}] : concentration de l'espèce colorée (mol·L^-1)

Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

Doc. 5
Couleur et spectre UV du bleu de méthylène

Le zoom est accessible dans la version Premium.

Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

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.

Sur un spectre IR, on analyse les bandes d'absorption pour identifier des liaisons et en déduire la présence de groupes caractéristiques.

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}

\bar{\nu} : nombre d'onde (m^-1)
\lambda : longueur d'onde (m)

Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

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}.

Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

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.

Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

3
Dosage par étalonnage

Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

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.

La concentration de l'espèce testée doit être comprise dans l'intervalle des concentrations utilisées pour l'étalonnage.

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.

Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

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.

Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

Doc. 6
Gamme d'étalonnage

Le zoom est accessible dans la version Premium.

Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

Doc. 7
Mesure de la conductivité

Le zoom est accessible dans la version Premium.

Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

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).

Ceci n'est valable que pour des solutions faiblement concentrées en solutés ioniques et à une température donnée.

Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

Application
dosage conductimétrique par étalonnage

Après avoir réalisé une courbe d'étalonnage, on mesure les conductivités \sigma_1 et \sigma_2 de deux solutions S₁ et S₂.

La valeur \sigma_1 se trouve dans l'intervalle de la gamme étalon : on peut en déduire la concentration c_1 par lecture graphique ou grâce à l'équation de la droite modélisée.

La valeur de \sigma_2 se trouve hors de l'intervalle de la gamme d'étalonnage : c_2 ne peut pas être déterminée précisément. Il faut soit diluer la solution S₂, soit refaire une gamme d'étalonnage.

Le zoom est accessible dans la version Premium.

Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

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.

Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

Supplément numérique

Retrouvez une explication du dosage en vidéo :

Matthieu Colombel,

Laissemoitaider

Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

Supplément numérique

Visionnez la méthode du dosage par étalonnage :

Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

Supplément numérique

Retrouvez une explication du dosage par étalonnage en vidéo :

Matthieu Colombel,

Laissemoitaider

Une erreur sur la page ? Une idée à proposer ?

Nos manuels sont collaboratifs, n'hésitez pas à nous en faire part.

Oups, une coquille

j'ai une idée !

Nous préparons votre pageNous vous offrons 5 essais

Yolène

Émilie

Jean-Paul

Fatima

Sarah

Utilisation des cookies

Lors de votre navigation sur ce site, des cookies nécessaires au bon fonctionnement et exemptés de consentement sont déposés.

Analyse physique d'un système chimique

1Conductimétrie

AConductance d'une portion de solution

Doc. 1Caractéristique illustrant la loi d'Ohm

Doc. 2Cellule de mesure d'un conductimètre

BConductivité d'une solution

Éviter les erreurs

CLoi de Kohlrausch

Doc. 3Friedrich Kohlrausch

2Analyse spectroscopique

APrincipe de l'analyse spectroscopique

Doc. 4Absorbance d'une solution

BSpectroscopie UV-visible

Doc. 5Couleur et spectre UV du bleu de méthylène

CSpectroscopie IR

Éviter les erreurs

Pas de malentendu

3Dosage par étalonnage

APrincipe d'un dosage par étalonnage

Éviter les erreurs

Doc. 6Gamme d'étalonnage

Doc. 7Mesure de la conductivité

BLimites d'un dosage par étalonnage

Application dosage conductimétrique par étalonnage

Pas de malentendu

Supplément numérique

Supplément numérique

Supplément numérique

Une erreur sur la page ? Une idée à proposer ?

Nous préparons votre pageNous vous offrons 5 essais

1
Conductimétrie

A
Conductance d'une portion de solution

Doc. 1
Caractéristique illustrant la loi d'Ohm

Doc. 2
Cellule de mesure d'un conductimètre

B
Conductivité d'une solution

C
Loi de Kohlrausch

Doc. 3
Friedrich Kohlrausch

2
Analyse spectroscopique

A
Principe de l'analyse spectroscopique

Doc. 4
Absorbance d'une solution

B
Spectroscopie UV-visible

Doc. 5
Couleur et spectre UV du bleu de méthylène

C
Spectroscopie IR

3
Dosage par étalonnage

A
Principe d'un dosage par étalonnage

Doc. 6
Gamme d'étalonnage

Doc. 7
Mesure de la conductivité

B
Limites d'un dosage par étalonnage

Application
dosage conductimétrique par étalonnage