Grandeurs influant sur la conductance d'une solution électrolytique - Maxicours

Grandeurs influant sur la conductance d'une solution électrolytique

Objectif : La mesure de la conductance G d'une solution électrolytique permet de déterminer sa concentration molaire. Quelles sont les conditions d'une bonne mesure ?
Quelles sont les paramètres qui influent sur cette évaluation ?
1. Influence de la surface des électrodes et de la distance les séparant
Rappel : G = (sigma x S) / L avec G en Siemens (S), sigma en S.m-1, en m2 et L en m.

La conductance G d'une solution ionique dépend de la surface des électrodes S immergées dans la solution, de la distance L séparant les électrodes et de la conductivité sigma(caractéristique de la solution).

La relation précédente montre que :


  • si la surface S augmente, la conductance G augmente (en supposant L constante). Plus la surface d'une électrode est grande et plus il y a d'ions capables d'assurer le passage du courant électrique.
  • si la distance L entre les électrodes augmente alors la conductance diminue (en supposant S fixée). Il y a moins d'ions susceptibles de passer d'une électrode à l'autre quand la distance entre les électrodes est importante. L'intensité du courant électrique est donc moins élevée.

 

Exemples : Solution de conductivité sigma = 9,11 mS.cm-1, électrodes en cuivre planes et parallèles.

Conclusion : La conductance G d'une solution est proportionnelle à la surface S des électrodes et inversement proportionnelle à la distance L entre les électrodes.

2. Influence de la concentration molaire de la solution
Une solution électrolytique contient des ions positifs et négatifs. Plus la concentration de la solution est importante et plus le nombre de ces ions est grand (chaque ion étant caractérisé par une conductivité ionique molaire). L'intensité du courant électrique augmente avec le nombre de porteurs de charges (les ions).

La conductance augmente alors quand la concentration augmente.

Exemple : Conductance d'une solution de chlorure de potassium à 25°C de concentration C :

Conclusion : La conductance G d'une solution est même proportionnelle à la concentration C de la solution pour des valeurs de C inférieures à 10-2 mol.L-1.

3. Influence de la nature des ions en solution
Les ions dans une solution sont solvatés ou hydratés si le solvant est l'eau.
Suivant leur taille et leur « degré d'hydratation », ils sont plus ou moins mobiles. La conductivité dépend donc de la nature de ces ions.
De plus, chaque ion contribue différemment à la conduction du courant électrique et possède une conductivité qui lui est propre, appelée conductivité molaire ionique.

Exemples : Conductivité molaire ionique de quelques ions, en solution aqueuse très diluée, à 25°C.

Remarque : La conductivité molaire ionique des ions oxonium H3O+(aq) et celle des ions hydroxyde HO-(aq) se distinguent de celle des autres ions par leurs valeurs relativement élevées

4. Influence de la température de la solution
La température est liée à l'agitation thermique des molécules et des ions en solution. Si la température augmente, la mobilité des ions en solution augmente ; l'intensité du courant électrique augmente ; la conductivité ainsi que la conductance de la solution aussi.

Remarque : Pour réaliser une bonne mesure de la conductance d'une solution, il faut que cette solution et les électrodes soient en équilibre thermique. La température de la solution ne doit donc pas varier au cours de la mesure.

Exemple : Conductivité ( d'une solution aqueuse de chlorure de potassium à différentes températures :

 

L'essentiel

La conductance G d'une solution électrolytique augmente quand la surface des électrodes, la concentration ou la température augmentent.

La conductance d'une solution électrolytique diminue quand la distance entre les électrodes augmente.

Elle dépend également de la nature des ions en solution.

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