La conductimétrie est une méthode physique qui exploite la capacité des ions présents en solution à conduire le courant électrique. Ce chapitre présente les grandeurs et méthodes conductimétriques utilisées pour mesurer des quantités de matière en solution.
Conductance et conductivité
Une cellule conductimétrique mesure la conductance G (siemens, S). La conductivité σ = k·G, où k est la constante de cellule (m⁻¹), exprimée en S/m.
Loi de Kohlrausch
Chaque ion contribue via sa conductivité molaire ionique λi (S·m²·mol⁻¹). σ = Σ λi × [Xi] (concentrations en mol/m³).
Détermination par étalonnage
Pour un seul électrolyte, σ = a×C. On détermine une concentration inconnue par une droite d’étalonnage σ = f(C).
Dosage conductimétrique
On suit G (ou σ) lors d’un titrage : la courbe présente une rupture de pente au volume équivalent Veq, déterminé par intersection des deux portions linéaires.
Exercice d’application
Exercice 1 — k=100 m⁻¹, G=8,5×10⁻³S. Calculer σ.
Exercice 2 — σ=1,50×10⁻2 S/m pour NaCl, λ(Na+)=5,01×10⁻3, λ(Cl⁻)=7,63×10⁻3 S·m²·mol⁻¹. Calculer C.
Exercice 3 — σ=0,60mS/cm pour C=1,0×10⁻3mol/L (proportionnalité). σx=2,10mS/cm. Calculer Cx.
Exercice 4 — Dosage HCl (Va=20mL) par NaOH (Cb=0,10mol/L). Minimum de conductance à Vb=8,0mL. Expliquer et calculer Ca.
Exercice 5 — Solution K+ (C1=1,0×10⁻3mol/L) + Na+ (C2 inconnu) + Cl⁻. σ=2,86×10⁻2 S/m. λ(K+)=7,35×10⁻3, λ(Na+)=5,01×10⁻3, λ(Cl⁻)=7,63×10⁻3. Calculer C2.
Exercice 6 — Dosage NaOH (Va=20mL, Cb inconnu) par HCl (Ca=0,050mol/L). Avant équiv : G=6,0mS(Vb=0), G=4,2mS(Vb=6). Après : G=3,2mS(Vb=16), G=4,0mS(Vb=20). Déterminer Veq et Cb.
Exercice 7 — V0=10mL de KCl (C0=1,0×10⁻2mol/L) dilué à V1=100mL. λ(K+)=7,35×10⁻3, λ(Cl⁻)=7,63×10⁻3. a) C1. b) σ1 théorique. c) k=100m⁻¹, G1=1,45×10⁻4S : σ1 expérimentale, comparer.
Corrigés
Corrigé 1 — σ = 100×8,5×10⁻³ = 0,85 S/m.
Corrigé 2 — C = 1,50×10⁻2/(5,01+7,63)×10⁻3 ≈ 1,19 mol/m³ ≈ 1,19×10⁻3 mol/L.
Corrigé 3 — a=600 (mS/cm)/(mol/L). Cx = 2,10/600 = 3,5×10⁻3 mol/L.
Corrigé 4 — Avant équivalence, H3O+ (très mobile) remplacé par Na+ (moins mobile) : σ diminue. Après, excès de Na++OH- : σ augmente. Ca = 0,10×8,0/20 = 0,040 mol/L.
Corrigé 5 — (λ(K+)+λ(Cl⁻))×C1 = 1,498×10⁻2. Reste (λ(Na+)+λ(Cl⁻))×C2 = 2,86×10⁻2−1,498×10⁻2=1,362×10⁻2. C2 ≈1,08×10⁻3 mol/L.
Corrigé 6 — Droite avant : G=6,0−0,30Vb. Après : G=0,20Vb. Intersection : Veq=12,0mL. Cb=0,050×12,0/20=0,030mol/L.
Corrigé 7 — a) C1=1,0×10⁻3mol/L. b) σ1théo=(7,35+7,63)×10⁻3×1,0=1,498×10⁻2 S/m. c) σ1exp=100×1,45×10⁻4=1,45×10⁻2 S/m, écart ≈3,2% (température, incertitude sur k).
