Lycée Françoise – Physique-chimie – Terminale –Thème n°1 : La matière
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Activité expérimentale 1 : Dosage conductimétrique par étalonnage
Notions et contenus Capacités exigibles
Conductance, conductivité ; loi de Kohlrausch
Exploiter la loi de Kohlrausch pour déterminer une concentration ou une quantité de matière.
Mesurer une conductance et tracer une courbe d’étalonnage pour déterminer une concentration.
CONTEXTE DU SUJET
Extrait d’une étiquette de sérum physiologique
Remarque : qsp signifie « quantité suffisante pour » On souhaite vérifier cette information.
DOCUMENT 1 : La conductimétrie
La conductimétrie est une méthode simple et rapide qui renseigne sur la concentration des ions présents dans une solution. Elle est utilisée quotidiennement pour estimer la qualité d’une eau d’alimentation (entrée et sortie d’une station de production d’eau potable, aquariophilie, etc…).
DOCUMENT 2 : Le conductimètre
Dans un conductimètre, la cellule de mesure a une largeur L fixée et les électrodes de surface S doivent être entièrement immergées dans la solution. Le volume de la solution entre les électrodes est donc toujours bien fixé.
La conductance d’une solution G est définie par G = I / U (G, conductance en Siemens, I intensité en Ampère, U tension en Volt).
On définit aussi la conductivité de la solution par σ = G x L / S (σ, conductivité en S.m-1 ; G conductance en S (Siemens) ; k = L/ S, constante de cellule, en m-1 ; L, largeur de la cellule en m et S, surface de l’électrode, en m2).
La conductivité est une grandeur qui ne dépend plus des dimensions de la cellule de mesure.
C’est la grandeur la plus intéressante en conductimétrie.
Certains conductimètres affichent G, la conductance en Siemens (S) au lieu de σ , la conductivité en S.m-1. La valeur de la constante de cellule de chaque conductimètre est fixé à k = 1 m-1 afin que les valeurs de G et σ soient les mêmes sur chaque conductimètre.
Avant son utilisation, le conductimètre doit être calibré.
ATTENTION : Les électrodes doivent être rincées avec la solution utilisée avant chaque mesure.
On procèdera de la solution la moins concentrée à la solution la plus concentrée en restant sur la gamme 2000 µS.
DOCUMENT 3 : Loi de Kohlrausch
Loi de Kohlrausch : la conductivité σ d’une solution diluée d’une espèce ionique dissoute est proportionnelle à sa concentration molaire en soluté apporté : σ = k’ × C avec k’ une constante
Cette loi n’est valable que pour des solutions diluées C < 1,0.10-2 mol.L-1).
Composition : Solution de chlorure de Na à 0,9 %, eau purifiée qsp 100 ml.
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DOCUMENT 4 : le pourcentage massique
Le pourcentage massique correspond au pourcentage de la masse de l’espèce chimique considérée par rapport à la masse de solution.
Le pourcentage massique s’obtient par le rapport msoluté/msolution (exprimé en %).
Dans la plupart des cas avec une solution aqueuse, on considérera que la masse volumique de la solution est de 1,0.103 g.L-1.
Pour calculer la concentration molaire à partir de la concentration molaire, on va utiliser cette formule : C (NaCl) = (pourcentage massique) × ρeau / MNaCl
Données : Masses molaires atomiques en g.mol-1 : M(Na) = 23,0 ; M(Cl) = 35,5.
TRAVAIL A REALISER :
1- ANALYSER : Proposer une stratégie permettant de vérifier l’information donnée, sachant que des solutions de chlorure de sodium de concentration données sont disponibles.
Appel n°1 : Appeler le professeur pour validation ou en cas de
difficulté.
2- ANALYSER : En pratique, il va falloir diluer 20 fois la solution de sérum physiologique. Proposer un protocole pour réaliser cette dilution (écrire les calculs nécessaires auparavant).
Appel n°2 : Appeler le professeur pour validation ou en cas de
difficulté.
3- REALISER :
Réaliser la dilution demandée.
Appel n°3 : Appeler le professeur pour validation ou en cas de
difficulté.
Réaliser la suite des expériences permettant de répondre à la question.
4- VALIDER :
Citer les sources d’incertitudes liées à la méthode.
On estime que l’incertitude relative liée à cette méthode expérimentale est de 10 %. Comparer la valeur obtenue expérimentale à la valeur théorique et conclure.
5- QUESTIONS SUPPLEMENTAIRES :
