À la fin, vous saurez
- Distinguer conductance et conductivité.
- Expliquer les branches d’un titrage acide fort/base forte.
- Exploiter l’équivalence et une correction de dilution.
Avant de commencer
Quantité de matière n=CV, réaction acide–base et lecture de droites.
Comprendre
Relier mesure et solution
La conductance G=I/U s’exprime en siemens. La conductivité σ, en S/m, dépend de la solution ; σ=Kcell G, avec Kcell=ℓ/A en m⁻¹ pour une cellule idéale de distance ℓ et section A. Dans un modèle dilué, σ=Σλᵢ[Xᵢ], où λᵢ est en S·m²/mol et les concentrations en mol/m³. Ne pas mélanger cette unité avec mol/L sans conversion.
Interpréter les ions
Pour un acide fort de type HCl titré par NaOH, la réaction est H₃O⁺+HO⁻→2H₂O. Avant l’équivalence, les ions H₃O⁺ sont consommés et remplacés progressivement par Na⁺, moins conducteur : la conductivité diminue dans le modèle. Après l’équivalence, l’excès d’ions HO⁻ et l’apport de Na⁺ conduisent à une augmentation. Cl⁻ reste spectateur, mais contribue à la conductivité.
Déterminer l’équivalence
On peut estimer VE par l’intersection des deux branches linéaires adaptées aux données. Si les volumes sont additifs, une correction de dilution courante est σcorr=σmes(VA+V)/VA, avec VA volume initial et V volume ajouté. Les conductivités molaires ioniques sont supposées approximativement constantes ; température et choix des points influencent l’ajustement. Pour la réaction 1:1, CA VA=CB VE.
Exemple guidé
On titre VA=20,0 mL d’un acide fort par une base à CB=0,0100 mol/L. L’intersection des branches donne VE=12,0 mL. Calculer CA et interpréter les deux branches.
- À l’équivalence, les quantités d’acide et de base sont stœchiométriques : CA VA=CB VE.
- CA=0,0100×12,0/20,0=0,00600 mol/L.
- Avant VE, H₃O⁺ disparaît et est remplacé par Na⁺, ce qui explique la branche décroissante du modèle.
- Après VE, HO⁻ s’accumule et la branche devient croissante. La méthode de repérage du volume ne change pas la relation stœchiométrique.
À vous de jouer
Exercice 1
Une cellule a Kcell=100 m⁻¹ et mesure G=1,0 mS. Calculer σ.
Un indice
Convertir les millisiemens en siemens.
Voir la correction
G=0,0010 S, donc σ=100×0,0010=0,10 S/m.
Exercice 2
Pour VA=20 mL et V=5 mL, σmes=0,080 S/m. Calculer σcorr selon la correction donnée.
Un indice
Multiplier par le rapport du volume total au volume initial.
Voir la correction
σcorr=0,080×25/20=0,100 S/m.
Exercice 3
Dans le titrage de HCl par NaOH, les ions Cl⁻ ne réagissent pas. Peut-on les ignorer dans le calcul de σ ?
Un indice
Spectateur dans la réaction ne signifie pas immobile électriquement.
Voir la correction
Non. Cl⁻ contribue à la conductivité et sa concentration varie avec la dilution même si sa quantité ne change pas.
Les erreurs à éviter
- Ne pas confondre G en S et σ en S/m.
- Utiliser des unités cohérentes pour les volumes d’un rapport.
- Le caractère spectateur d’un ion n’annule pas sa contribution électrique.
Vérifiez votre compréhension
Référence scientifique
Fiche originale Dars +. Les références servent à vérifier les notions ; aucun cours ni exercice tiers n’est reproduit. Cette collection couvre des notions choisies et ne constitue pas un programme officiel exhaustif. Adéquation au programme de votre classe à confirmer avec votre enseignant.
OpenStax — Chimie ↗Référence en anglais. Rédaction et exercices originaux en français et arabe.