C ESSAIS - MESURES II C.TIBIRNA
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- Gérard Luc Charbonneau
- il y a 6 ans
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1 La conductivité spécifique dépend de : ❶ Concentration ❷ Nature du solvant ❸ Nature du soluté charge et mobilité des ions ❹ Température ❺ Caractéristiques de la cellule (surface des plaques et distance entre elles) Pour comparer les différentes solutions d électrolytes entre elles, on normalise pour un même nombre de charges, i.e. on ramène le tout à un équivalent (eq). 1 équivalent Quantité d électrolyte qui génère 1 mole de charges positives et 1 mole de charges négatives
2 Na 2 SO 4 2 Na + + SO 4 2-0,100 mol/l 0,100 L mol 2eq 1mol CE Conductivité équivalente 1000 σ C E 0,200 eq/l 1000 cm 3 /L Le facteur 1000 est introduit pour ramener les de la concentration C E (éq./l) en cm 3 car toutes les dimensions sont en cm en conductivité (Ex.: K en cm -1 ).
3 La conductivité équivalente dépend de : ❶ Concentration éliminé car normalisé ❷ Nature du soluté ❸ Température En pratique, on observe que dépend tout de même de la concentration (Tableau pp. 8) Concentration C E en équivalent par litre Composé O 0,0005 0,001 0,005 0,01 0,02 0,05 0,1 AgNO 3 133,36 131,36 130,51 127,20 124,76 124,41 115,24 109,14 BaCl 2 139,98 135,96 134,34 128,02 123,94 119,09 111,48 105,19 CaCl 2 135,84 131,93 130,36 124,25 120,36 115,65 108,47 102,4 Si on double la concentration, la conductivité équiv. ne double pas parce que les ions se nuisent : leur mobilité est réduite. On obtient une conductivité équivalente inférieure.
4 Une cellule remplie de KCl 0,100 mol/l a une résistance de 192,3 ohms à 25 C. La même cellule remplie de NaCl 0, mol/l a une résistance de 6363 ohms à 25 C. Calculer la conductivité spécifique et la conductivité équivalente de la solution de NaCl. Tableau 2.2.3/pp 17 notes de cours Conc. de la Conductivité spécifique (S cm -1 ) solution KCl(mol/L) 0 C 18 C 25 C 0,0100 0, , , ,100 0, , , ,00 0, , ,111342
5 Une cellule remplie de KCl 0,100 mol/l a une résistance de 192,3 ohms à 25 C. La même cellule remplie de NaCl 0, mol/l a une résistance de 6363 ohms à 25 C. Calculer la conductivité spécifique et la conductivité équivalente de la solution de NaCl. σ NaCl 3, S/cm NaCl 121,9 S.cm éq 2
6 Une cellule de conductivité ayant des électrodes de 2,00 cm 2 de surface distantes de 1,00 cm l une de l autre est remplie d une solution qui contient 50,0 g de KCl par litre. La résistance mesurée étant de 7,25 ohms, calculer la conductivité équivalente de la solution. M( KCl) 75,5 g/mol K Cl S.cm 103 éq 2
7 Calculer la conductivité équivalente d une solution de NaOH contenant 0,40 g/l et dont la conductance mesurée dans une cellule de constante 2,0 cm -1 est 1, S. NaOH S.cm 238 éq 2
8 Kohlrausch Électrolytes forts Électrolytes faibles C E La conductivité équivalente est maximale à dilution infinie, puisque les ions se déplacent plus facilement si le chemin est libre Pour un électrolyte faible, il est impossible d extrapoler la courbe à dilution infinie
9 2 méthodes possibles 1) À partir de conductivités équivalentes à dilution infinie des ions o + λ o + λ o λ o o o CH 3 COOH CH COO + H 3 + λ Déterminer expérimentalement λ 0 H + et λ 0 CH3COO - à l aide d électrolytes forts H + peut provenir d un électrolyte fort comme HCl, HNO 3 ou H 2 SO 4 CH 3 COO - peur provenir de CH 3 COONa ou CH 3 COOK
10 2) À partir de conductivités équivalentes à dilution infinie d électrolytes forts (répertoriées à 25 C) o CH COOH o CH 3 3 COONa + o HCl o NaCl Électrolyte faible Électrolytes forts Correction approximative possible selon: o o à 25 C [1 + β(t 25)] Pour les sels, β 0,022 à 0,025 Pour les acides, β 0,016 à 0,019
11 Les mobilités de H + et de OH - sont beaucoup plus grandes que celles des autres ions.
12 Calculer la conductivité équivalente à dilution infinie de NH 4 OH à l aide de conductivités équivalentes d électrolytes forts. Tableau 2.2.4/pp.17 notes de cours??? Tableau 2.2.1/pp.8 NH 4 OH NH 4 Cl + NaOH NaCl NH 4 OH (149, ,8 126,45) S. cm 2 / éq 271,1 S. cm 2 / éq
13 Les conductivités équivalentes à dilution infinie sont respectivement 426,2, 126,5 et 82,4 S cm 2 /éq pour HCl, pour NaCl et pour le benzoate de sodium. Calculer 0 pour l acide benzoïque. 382,1 0 S cm2 /éq
14 À partir des λ 0 + et des λ 0 - des ions correspondants, calculer 0 de CaCl 2, NaCl et NH 4 Cl. (CaCl 0 2) 135,85 S cm 2 /éq (NaCl) 0 126,46 S cm 2 /éq (NH 0 4Cl) 149,75 S cm 2 /éq
15 Conductivité déplacement d ions dans la solution Plus il y a d ions libres, plus la conductivité est importante On peut utiliser cette propriété pour effectuer des titrages conductimétriques Ex: solution de HCl de concentration inconnue On a un certain nombre d ions H + et Cl - en solution on peut mesurer une certaine G Si on ajoute du NaOH à cette solution, on ajoute des ions Na + et HO - et il y a neutralisation de H + et HO - Avant P.E. Après P.E. [H + ] 0 [Cl - ] cte cte [Na + ] [OH - ] 0 G car λ Na+ < λ + H car [ions]
16 La conductance dépend de la concentration de la solution (mol ions/volume donné) Au cours du titrage, le volume change sans arrêt, rendant difficile les comparaisons G [ V + v] corrigée G mesurée V V volume initial v volume de titrant Le changement dans la conductance n est pas toujours aussi spectaculaire (acide +base) Applications du titrage: Neutralisation, précipitation Avantages du titrage conductimétrique : On peut mesurer le point d équivalence même si une coloration intense du milieu empêche de voir le point de virage Pas besoin d ajouts lents autour du point d équivalence Aucun point nécessaire exactement au point d équivalence
17 Précipitation Na + + Cl - + Ag + + NO - 3 AgCl + Na + + NO - 3 Avant P.E. Après P.E. [Na + ] cte cte [Cl - ] 0 [Ag + ] 0 [NO 3- ] G car [ions] lentement car λ Cl- > λ NO3 - G P.É. Volume de AgNO 3
18 Un échantillon de 50,00 ml d acide acétique dilué est titré par conductimétrie avec une solution d ammoniaque 0,2175 mol/l, on obtient les résultats suivants : Volume NH 3 (ml) R (ohms) Volume NH 3 (ml) R (ohms) 0, , , , , , , , , , , , Déterminer la concentration d acide acétique.
19 NH 4 OH (aq) + CH 3 COOH (aq) CH 3 COONH 4 (aq) + H 2 O Graphique 1- Courbe de titrage conductimétrique de 50,00 ml d'acide acétique dilué par NH 4 O H 0,2175 mol/l Résistance (ohms) y -982,29x ,1 R 2 0,9983 y -53,714x + 660,3 R 2 0, ,618 ml 0,300 0,400 0,500 0,600 0,700 0,800 0,900 1,000 Volume de NH 4 O H (ml)
20 NH 4 OH (aq) + CH 3 COOH (aq) CH 3 COONH 4 (aq) + H 2 O Graphique 1- Courbe de titrage conductimétrique de 50,00 ml d'acide acétique dilué par NH 4 O H 0,2175 mol/l Résistance (ohm ms) y -982,29x ,1 R 2 0,9983 y -53,714x + 660,3 R 2 0, ,618 ml 0,300 0,400 0,500 0,600 0,700 0,800 0,900 1,000 Volume de NH 4 O H (ml) 3 2,69 10 mol CH 3COOH / L
21 2) Détermination du degré de dissociation et de la constante d équilibre α o vs nb de moles nb de moles dissoutes initiales Pour acide faible monoprotique uniquement un électrolyte faible n est complètement dissocié qu à dilution infinie CH 3 COOH CH 3 COO - + H + Initiale [ ] Modification - [ ] 0 + [ ] 0 + [ ] 0 / 0 degré de dissociation ( ) Équilibre [ ] 0 - [ ] 0 [ ] 0 [ ] 0 C.TIBIRNA
22 Ka 2 α C o 1- α Pour acide faible monoprotique uniquement 3) Détermination de la pureté de l eau
23 À partir du 0 de l acide acétique et en tenant compte des valeurs ci-dessous, calculer le degré de dissociation ( ) de l acide acétique et la valeur de la constante de dissociation de l'acide. (S cm 2 /éq) 49,50 35,67 25,60 c (mol/dm 3 ) 9,88 x ,76 x ,52 x CH3COOH 390,7 / 0 degré de dissociation ( ) 0,126 K d 1,8 x 10-5 C.TIBIRNA
24 La résistance d une cellule conductimétrique remplie de KCl 0,0200 éq/l à 18 C est 17,60 ohms. Si elle est remplie de CH 3 COOH 0,100 éq/l, la résistance est 91,8 ohms. La conductivité spécifique de KCl 0,0200 éq/l à 18 C est 2,399x10-3 S/cm. Calculer le degré de dissociation de CH 3 COOH 0,100 éq/l à 18 C et sa constante de dissociation.
25 La résistance d une cellule conductimétrique remplie de KCl 0,0200 éq/l à 18 C est 17,60 ohms. Si elle est remplie de CH 3 COOH 0,100 éq/l, la résistance est 91,8 ohms. La conductivité spécifique de KCl 0,0200 éq/l à 18 C est 2,399x10-3 S/cm. Calculer le degré de dissociation de CH 3 COOH 0,100 éq/l à 18 C et sa constante de dissociation. C 2 H 5 COOH C 2 H 5 COONa + HCl NaCl (85, ,16 126,45) S cm 2 / éq 385,6 S. cm 2 / éq
K W = [H 3 O + ] [OH - ] = 10-14 = K a K b à 25 C. [H 3 O + ] = [OH - ] = 10-7 M Solution neutre. [H 3 O + ] > [OH - ] Solution acide
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