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Physique-Chimie

Chimie

Analyse physique d'un système chimique

Dans cette vidéo, Baptiste de Studio décortique la loi de conductivité en étudiant les différents paramètres qui influent sur la conductance d'une solution. Il explique comment réaliser un dosage par étalonnage conductimétrique en plaçant la solution à analyser sur un support élévateur et en mesurant la valeur de conductivité avec une cellule conductimétrique reliée à un conductimètre. Il n'omet pas d'expliquer la signification des grandeurs S et L qui correspondent respectivement à la surface des plaques de platine de la cellule conductimétrique et à l'écart entre elles. Il calcule ensuite la valeur de la conductance d'une solution à partir de la tension appliquée, du courant mesuré, de la surface des plaques et de la distance entre elles. Il utilise la relation qui relie la conductivité et la conductance pour déterminer la conductivité d'une solution et répond à des questions sur l'évolution de la conductance lorsque la surface des plaques, la distance entre elles ou le volume de la solution varient. Il rappelle que la conductivité et la conductance ne dépendent pas du volume de la solution.

Bonjour à tous, c'est Baptiste de Studio. Dans cette vidéo, on va décortiquer la loi de conductivité. Alors on va étudier dans cet exercice les différents paramètres qui influent sur la conductance d'une solution. C'est le genre d'exercice que moi j'adore, j'adorais quand j'étais élève, puisque ça permet de vraiment comprendre qu'est-ce qu'on fait varier, et que veulent vraiment dire les grandeurs qu'on manipule, donc c'est très intéressant. Alors, on va s'en rendre compte, de toute façon j'ai pas besoin de le dire. Première question, schématiser le montage à réaliser pour effectuer un dosage par étalonnage conductimétrique. Ok, donc c'est des mots qui déjà commencent à nous être un peu plus familiers. Alors, il faut le savoir, comment est-ce qu'on fait un dosage conductimétrique? Eh bien, tout d'abord, on place la solution que l'on veut analyser sur un support élévateur juste ici, et on vient placer la cellule conductimétrique qui va venir tremper dans la solution. Elle est bien sûr reliée au conductimètre qui nous affiche la valeur de conductivité. Ok, maintenant, question 2, quelle grandeur note-t-on généralement S et L? Alors ça, c'est l'un des grands pièges, ce que je dis à mes élèves, c'est de faire très attention aux lettres que l'on donne de base, puisque très souvent on va apprendre les formules par cœur et au final on ne sait plus vraiment à quoi ça fait référence. Alors justement, S et L, ça veut dire quoi? Eh bien, S, c'est la surface des plaques, puisqu'il y en a deux, de la cellule conductimétrique. Donc en fait, ce sont des plaques de platine qui sont à l'intérieur ici, qui se font face à l'intérieur de la cellule conductimétrique. Donc juste ici, c'est du vide, c'est là que la solution circule. Et donc, on applique un champ électrique U entre les deux plaques. Et à ce moment-là, on mesure le courant qui en résulte pour déterminer la conductivité de la solution. Donc S, c'est la surface de ces plaques, juste ici. Et puis L, ça correspond à l'écart entre les deux plaques. Donc voilà, juste ici, à noter là. Donc ça correspond au chemin maximal que peut parcourir une molécule de solution entre P et deux plaques. Alors maintenant, lors du dosage d'une solution, on relève les valeurs suivantes. U, la tension qu'on applique est de 1 V. I, le courant mesuré, 12 mA. La surface des plaques de 1 cm². Et la distance entre elles de 1 cm. Donc question 3, calculez la valeur de la conductance de cette solution. Alors là, on entre dans une question un peu plus de vocabulaire. C'est quoi la conductance d'une solution? Eh bien, ça correspond à l'inverse de la résistance. C'est comme ça qu'on doit le retenir. La conductance qui est notée G, c'est l'inverse de la résistance de la solution. Et là, la résistance, on est déjà un peu plus habitué à la manipuler. On peut écrire la loi d'Ohm pour la ramener à la tension appliquée et le courant qui la traverse. Donc la loi d'Ohm, elle nous donne que U est égale à R I. Ça c'est une formule très importante à connaître pour l'enseignement supérieur. Donc finalement, la conductance, c'est égal à I sur U. On peut faire l'application numérique avec les valeurs qui nous sont données juste ici. Et au final, j'ai C 12 x 10-3 cm. C'est ça l'unité de la conductance. C'est le Siemens. Ça fait penser à l'unité de la conductivité qui est du Siemens par mètre. Alors maintenant, la relation qui relie la conductivité et la conductance, c'est sigma qui est égale à G x L sur S. Donc ça c'est une relation très importante à connaître. Et puis maintenant, si la valeur de S double, comment évolue la valeur de G? C'est une question légitime qu'on pourrait se poser. Et c'est bien comme ça de faire l'exercice mental un peu chez soi pour essayer de comprendre c'est quoi les tenants et les aboutissants des grandeurs que l'on manipule. Alors, même si la surface des plaques double, la conductivité de la solution qui est liée aux ions qui sont à l'intérieur, donc ça ne dépend pas du tout de la surface des plaques, on n'interfère pas du tout en agrandissant les plaques, eh bien elle doit rester la même, la conductivité. Donc si l'on double ici la surface des plaques, pour compenser, pour garder une conductivité de même, on doit doubler la conductance pour ainsi effectuer une opération neutre. Donc la conductance double également lorsque la surface double. Même question si la longueur entre les plaques double. De la même façon, même si la longueur double, la conductivité qui est une propriété intrinsèque de la solution, peu importe, elle s'en fiche de savoir quel est l'écart entre les plaques. Donc elle doit rester la même. Ainsi, si on multiplie L par 2, pour garder la même conductivité, on doit diviser G par 2, la conductance, et diviser par 2. Maintenant, même question si le volume V de la solution double. Alors le volume V de la solution, si on regarde bien, il n'intervient pas du tout dans l'équation. La conductivité et la conductance ne dépendent pas du volume de solution. V n'intervient pas dans l'équation. Et en effet, lorsqu'on a fait les dosages par conductimétrie, si on le mettait dans un bécher de 1 litre ou un bécher de 50 millilitres, ça ne changeait pas la valeur de la conductivité. Donc même si le volume double, la conductance reste la même. Finalement, question c'est de déterminer la conductivité de cette solution, sachant qu'on nous donne les valeurs juste ici. Étant donné qu'on a déterminé la conductance, d'après la loi de comportement sigma est égale à grand G L sur vortèse, l'application numérique nous donne sigma, qui est égale à 12 millisiemens par centimètre. Donc voilà, c'est la fin de cet exercice. C'est très important pour bien connaître, pour bien appréhender cette notion de conductivité, de conductance, tout ce qu'il y a à savoir pour bien réaliser des titrages ou des étalonnages conductimétriques. Merci beaucoup d'avoir suivi cette vidéo et puis je vous dis à bientôt.

Loi de conductivité

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