I. Tous les liquides conduisent-ils le courant électrique ?

Chapitre 3 - Conduction électrique dans les liquides ; Interprétation

Quand on manipule de l’électricité avec les mains mouillées que risque-t-on particulièrement ? On risque l’électrocution, d’où les dangers des fuites d’eau, notamment dans les salles de bain.

Il semblerait donc que l’eau conduise le courant électrique. Est-ce le cas ? Est-ce le cas de tous les liquides ?

I. Tous les liquides conduisent-ils le courant électrique ?

Comment allez-vous tester si un liquide conduit le courant électrique ? On réalise le circuit suivant :

2) Observations et interprétation

On va rajouter le sel dans nos tests, pour une raison que vous comprendrez plus tard.

Liquide Sel solide Eau distillée Eau minérale Eau salée Eau sucrée

Intensité mesurée (mA)

Conduit le

courant ? non non un peu oui non

La différence entre l’eau minérale (ou l’eau du robinet) et l’eau distillée, est que l’eau minérale contient des minéraux alors que l’eau distillée est quasiment pure.

3) Conclusion

Tous les liquides ne conduisent pas forcément le courant électrique.

La question qui se pose maintenant est pourquoi l’eau salée conduit-elle ? Et surtout pourquoi conduit-elle alors que l’eau pur et le sel solide ne conduisent ni l’un, ni l’autre ?

Que se passe-t-il quand on introduit du sel solide dans de l’eau ? C’est ce qu’on va tenter de voir maintenant...

Si liquide est conducteur, le circuit sera fermé et un courant électrique va circuler. (On va lire une intensité à l’ampèremètre.)

S’il ne conduit pas le courant, le circuit sera ouvert et il ne se passera rien.

I

A COM A + -

G

Liquide à tester

On n’utilise pas de lampe cette fois. Au cours du chapitre précédent elle servait surtout à protéger le générateur d’une intensité trop élevée car les métaux sont comme des fils électriques : ils conduisent parfaitement le courant électrique.

Les liquides, même conducteurs, c’est une autre histoire...

II. Notion d’ions en solution aqueuse

Que se passe-t-il quand on introduit du sel dans de l’eau ? Il se dissout, il « disparaît » visuellement.

Le mélange obtenu lorsqu’on dissout un solide (comme le sel) dans de l’eau s’appelle une solution aqueuse (mélange homogène). A partir de maintenant, on parlera de « solution aqueuse » plutôt que de « liquide ».

2) Que se passe-t-il lors de la dissolution du sel dans l’eau ?

Qu’est-ce que le sel de cuisine ? C’est du chlorure de sodium. (Atomes de Sodium Na et de Chlore Cl.)

(En fait c’est plus compliqué que ça, mais c’est la manière la plus simple d’expliquer la dissolution du sel dans l’eau en restant à peu près fidèle à la réalité. La plupart du temps, je vous mens par omission. Là, je vous mens franchement.) Lorsque ces atomes se séparent dans l’eau,

Quelle est la charge électrique globale de la solution ? Globalement, la solution est électriquement neutre : Na⁺ + Cl^-, les charges des ions se compensent.

3) Quelques définitions

Un ion est un atome (ou une molécule) qui a accepté (gagné) ou cédé (perdu) 1 ou plusieurs électrons.

Le nombre d’électrons perdus ou gagnés correspond à la charge de l’ion formé.

Un ion qui a accepté un (des) électron(s) s’appelle un anion. Sa charge est négative.

Exemples : Ion chlorure Cl^-, ion iodure I^-. Ils ont tous les deux accepté un électron.

Un ion qui a cédé (perdu) un (des) électron(s) s’appelle un cation. Sa charge est positive. (Il a perdu du moins.) Exemple : L’ion cuivre (II) Cu²⁺ a cédé (perdu) 2 électrons.

4) Remarque

Lorsqu’on dissout du sucre dans l’eau, il n’y a pas formation d’ions. Les molécules de glucose (C6H12O6) restent inchangées.

Sa formule : L’atome de chlore Cl

possédant 17 électrons

Gagne 1 électron

On obtient un ion chlorure, qui possède alors 18 électrons.

17 (+) 17 (+)

électriquement neutre porte 1 charge (-).

Cl

Sa formule : L’atome de sodium Na

possédant 11 électrons

Perd 1 électron.

On obtient un ion sodium, qui possède 10 électrons seulement.

11 (+) 11 (+)

électriquement neutre porte 1 charge (+).

Na

Maintenant qu’on en sait plus sur les ions, on va essayer d’expliquer le mécanisme de conduction du courant électrique dans certaines solutions aqueuses. Pour pouvoir observer quelque chose, on prendra des solutions colorées.

III. Interprétation de la conduction électrique dans les solutions aqueuses

Une solution de permanganate de potassium (violette) (permanganate de potassium solide dissout dans de l’eau) est violette à cause de la présence d’ions permanganate : MnO4-.

Une solution de sulfate de cuivre est bleue à cause des ions cuivre (II) : Cu²⁺.

2) Etude expérimentale Expérience :

Observations : On observe un déplacement de la couleur violette vers la borne (+) du générateur, un déplacement de la couleur bleue vers la borne (-) du générateur.

Interprétation : Les ions cuivre (II) Cu²⁺ se sont déplacés vers la borne (-) du générateur, et les ions permanganate MnO4- se sont déplacés vers la borne (+) du générateur.

3) Conclusion

La conduction électrique dans les solutions aqueuses s’interprète par un déplacement d’ions.

Les anions, chargés négativement, sont attirés par la borne (+) du générateur.

Les cations, chargés positivement, sont attirés par la borne (-) du générateur.

Exemple : Eau salée

Exemples : La solution de sulfate de cuivre conduit parce qu’elle contient des ions cuivre (II) Cu²⁺ et des ions sulfate SO42-. L’eau minérale conduit parfois un peu car les minéraux qu’on y trouve sont des ions.

Na⁺

Na⁺

Na⁺ Cl^-

Cl^- Cl^-

+ G - + -

G

permanganate de potassium

sulfate de cuivre

électrodes en graphite

papier filtre imbibé d’eau salée (pour conduire le courant)