CONDUCTIMÉTRIE 1. CONDUCTIVITÉ DE 3 ÉLECTROLYTES

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1 Travaux pratiques de chiie physique I Fournier Coralie, Chappuis Eilie Groupe E CONDUCTIMÉTRIE. CONDUCTIITÉ DE ÉLECTROLYTES. But Déduire par conductiétrie si une solution d électrolytes suit la loi de Kohlrausch (électrolytes forts) ou plutôt la loi de dilution d Ostwald (électrolytes faibles). Déteriner aussi différents paraètres coe la conductivité olaire liite, la constante de Kohlrausch K ou encore la constante d acidité Ka..2 Théorie La situation change s il s agit d un électrolyte faible, i.e. qui ne se dissocie pas totaleent en solution ais atteint plutôt un équilibre. Le nobre d ions dépend donc de la concentration totale. Les électrolytes faibles ne suivent donc pas la loi de Kohlrausch ais la loi de dilution d Ostwald : + K a c ( ) 2 Donc /_ en fonction de _. c devrait donner une droite et peret de déteriner expérientaleent la valeur de Ka et celle de la conductivité olaire liite. Grâce à l équation de la régression linéaire du type y ax + b, nous déterinons : La conductivité olaire liite b La constante d acidité K a a ( ) 2. Partie pratique et résultats - -

2 Travaux pratiques de chiie physique I Fournier Coralie, Chappuis Eilie Groupe E Tableau n : Conductiétrie de l acide acétique olue [L] conductivité k [S/c] Concentration Racine concentration Conductivité olaire [S c2/ol] / *c Afin de voir si l acide acétique suit la loi de Kohlrausch, on trace un graphique de la conductivité olaire en fonction de la racine de la concentration et on regarde la linéarité Graphique n : Acide acétique loi de Kohlrausch Loi de Kohlrausch Conductivité olaire Racine concentration - 2 -

3 Travaux pratiques de chiie physique I Fournier Coralie, Chappuis Eilie Groupe E On rearque au preier coup d œil qu il ne s agit pas d une droite donc l acide acétique suit probableent la loi de dilution d Ostwald pour les électrolytes faibles. Un graphique de /_ en fonction de _. c est tracé. Graphique n 4 : Acide acétique loi de dilution d Ostwald Loi de dilution d'ostwald.9.8 y.746x /? ? * c Pour déteriner Ka, il faut connaître la valeur théorique de _ de l acide acétique. Le tableau de valeurs du protocole nous donne les conductivités olaires suivantes : Tableau n 4 : Conductivité olaire liite _ NaCl 26.9 HCl NaOAc 9. Et si on pose : NaOOCCH HCl CH COOH + NaCl + Alors ( NaHOOCCH ) ( CH COOH ) + ( HCl) ( NaCl) 9.56 [S c 2 / ol] Tableau n 5 : Calculs de Ka et de _ de l acide acétique a.74 b -.22 _ _ théorique 9.56 Ka.9 E-5 Ka théorique [2].8 E-5 - -

4 Travaux pratiques de chiie physique I Fournier Coralie, Chappuis Eilie Groupe E Discussion des résultats Pour l acide acétique, l écart entre la conductivité olaire liite théorique et expérientale est énore. Ceci vient probableent du faite que cette valeur varie facileent avec la tepérature. En effet, au début des esures, les solutions encore proches d une tepérature de 25 C puisqu elles viennent de sortir du bain ais au fur à esure de l avanceent de l expérience, leur tepérature diinue légèreent puisque la tepérature abiante est d environ 2 C. D ailleurs ceci se rearque très bien sur le graphique n 4 qui devrait donner une droite. De plus, le conductiètre se déréglait pendant l expérience. L erreur relative pour le Ka est plus faible ais s élève tout de êe à 5 %. Cependant, si on ne prend en copte que les 5 preières esures, le Ka devient.4-5 ce qui ne représente plus qu une erreur relative de 22 % ce qui prouve que le refroidisseent des solutions fausse les résultats. 2. DOSAGE D IONS CHLORURES 2. But Déteriner la concentration en ions chlorures d une solution inconnue par esure de la conductiétrie 2.2 Théorie Chaque ajout de AgNO provoque la foration de AgCl qui précipite. La conductivité diinue donc à chaque ajout jusqu au point d équivalence où tous les ions chlorures ont été utilisés. Ensuite, la conductivité augente à nouveau le nobre d ions (ion argent et nitrate) augente égaleent. Connaissant le point d équivalence, la concentration en ions chlorures est facileent déterinable. c Cl éq c AgNO sol. inconnue 2. Partie pratique et résultats Introduire 5 L de solution inconnue et environ 5 L d eau dans un bécher de 25 L. Mesurer la conductivité de la solution pour chaque ajout de nitrate d argent. Tableau n 6 : Conductivité de la solution inconnue olue ±. [L] conductivité k [icros/c] olue ±. [L] conductivité k [icros/c]

5 Travaux pratiques de chiie physique I Fournier Coralie, Chappuis Eilie Groupe E Graphique n 5 : Solution inconnue Déterination de la concentration en NaCl 5 y.757x Conductiétrie y -9.9x olue [L] Calcul du point d équivalence : y() y(2) 9.9x x x x 4.L c Cl éq c sol. inconnue AgNO.57 M 2.4 Discussion des résultats La concentration en ions chlorure est donc.57 M en prenant l intersection des deux régressions linéaire. Cependant, on rearque que pour un ajout de 5 L la conductivité est plus basse et devrait, par conséquent être le point d équivalence. Ce second point d équivalence donne une concentration en ions chlorure de.6 M ce qui représente une variation d environ 5 %.. EXERCICES Calculer la constante de Kohlrausch pour HCl, NaCL et NaOOCCH à partir des données ci-dessous (cf. protocole) Pour ces calculs, on utilise donc la loi de Kohlrausch : K c - 5 -

6 Travaux pratiques de chiie physique I Fournier Coralie, Chappuis Eilie Groupe E Constante de Kohlrausch de HCl : _ concentration c E E E K 4.6 > - pente? HCl y -4.6x c Constante de Kohlrausch de NaCl : _ concentration c E E E E E K 6.78 > - pente? NaCl y x c Constante de Kohlrausch de NaOAc : _ concentration c E E E E E K > - pente? NaOAc y x c 4. SOURCES BIBLIOGRAPHIQUES [] Polycopié des travaux pratiques de chiie physique I [2] Atkins et Jones, Chiie: olécules, atière, étaorphoses, DeBoeck, chapitre