TP15 : Conductimétrie

Groupe 9
Luca MAILLARD
076/2057418
[email protected]
TP 15 : Conductimétrie
23.9.2009
Quentin VEROLET
076/4821446
[email protected]
TP15 : Conductimétrie
1. Résumé et introduction générale
Ce TP nous fait aborder les phénomènes électriques en chimie (électrochimie) et en
particulier une méthode d’analyse : la conductivité. Elle est basée sur la propriété qu’ont les
solutions à conduire l’électricité (même l’eau pure : autodissociation). Pour mesurer cette
conductivité, on utilise un conductimètre. C’est un appareil muni d’une sonde qui mesure le
passage du courant entre deux electrodes.
Dans une solution, les électrons ne se déplacent pas comme dans un solide (indépendamment
des cations) mais les charges sont transportées en même temps que les ions qualifiés
d’électrolyte. Ces ions peuvent provenir d’un sel, d’un acide ou d’une base ou encore de l’eau
elle-même. C’est pourquoi la notion de dissociation est importante (électrolyte fort/faible).
Nous verrons aussi que la concentration des ions influe sur la conductivité.
Aprè avoir déterminé la conductivité de différentes solutions, une méthode permettant de
trouver le point d’équivalence d’un titrage acide-base (HCl-NaOH) sera établie. Une autre
permettant de trouver la constante d’acidité de l’aspirine.
Enfin, nous aborderons les substances appelées tensioactives. Ce sont des molécules avec une
partie hydrophile et une partie hydrophobe. Elles ont donc un comportement particulier en
solution en fonction de la polarité du solvant. Ces longues molécules se regroupent
notamment en petites particules appelées micelles losque la concentration atteint un point
critique. Ce phénomène influe sur la conductivité et c’est pourquoi nous pourrons mesurer
cette concentration micellaire critique (CMC). Nous verrons la notion d’émulsion qui est
en fait une suspension de ces micelles en solution.
2.1 Etalonnage de la cellule de conductivité
2.1.1 Méthodologie
Sécher du KCl a 120°C pour préparer 250 mL d’une solution 0.01 M.
Pipeter 50 mL de cette solution et la diluer dans un ballon jaugé de 100mL on obtient alors
une solution de 0.005M
Après avoir laissé la température se stabiliser mesurer la conductance G ainsi que la
température de la solution
0.07178Sm −1
On peut déterminer la conductivité molaire grâce a la formule : k =
1 + 0.02 * (ϑ − 25°C )
Une fois la conductivité trouvée il est facile de trouver la constante de la cellule
-1-
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23.9.2009
2.1.2 Résultats
Masse de KCl :
Mise à sécher : 0.3g
masse théorique : 0.186g
masse pesé 0.1865g
Tableau n°1
KCl 0.005 M
G conductance S
Température °C
-1
k conductivité Sm
-1
constante de la cellule m
0.00184
19.5
0.08065
43.90
la conductivité molaire k se trouve avec la formule : k =
0.07178Sm −1
1 + 0.02 * (ϑ − 25°C )
la constante de la cellule se trouve avec la relation : C = k/G
2.1.3 Discussion
La constante de la cellule est propre a chaque appareil on peut normalement la calculer en
mesurant l’aire des électrode ainsi que la distance qui les sépare. La constante se trouve alors
par la relation C = L/A
2.2 Tester la conductivité des solutions
2.2.1 Méthodologie
Préparer la solution suivante :
•
•
•
•
1 L de solution NaOH 0.2 M par dilution d’une solution de NaOH 4 M
500 mL de solution NaOH 0.01 M par dilution d’une solution de NaOH 0.2 M préparé
précédemment
250 mL de solution HCl par dilution d’une solution de HCl standardise 0.01M
100 mL d’une solution d’acide acétique 0.01 M et d’une solution de glycérine 0.01M
Grâce à l’appareil mesurer la conductance des solutions de concentration 0.01M de KCl,
NaOH, HCl, acide acétique et glycérine. Ainsi que celle de l’eau du robinet et l’eau
déminéralisée.
-2-
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23.9.2009
2.2.2 Résultats
Tableau n°2
solution
G contuctance
µS
température
en °C
KCl
NaOH
HCl
54.01
209.58
1157.63
19.6
19.2
19.6
4.16
3.55
19.7
20.3
1.23
18.3
782.00
18.7
acide acétique
glycérine
eau
déminéralisé
eau du robinet
2.2.3 Discussion
La conductance est une mesure de la capacité de la solution à transporter un courant
électrique.
On remarque que les solutions qui se dissocie très facilement et donc libèrent beaucoup de ion
dans la solution sont de très bon conducteur il n’est donc pas étonnant de voir les solution de
HCl, NaOH, KCl, être de bien meilleur conducteur que acide acétique et la glycérine.
Dans le cas de l’eau il est normal que le courant passe moins bien dans une eau déminéralisée
que dans l’eau du robinet ou l’on trouve de cation (Mg+ Ca++ …) qui augmente la capacité a
transporter un courant électrique.
Concernant l’eau du robinet, nous trouvons une conductivité de 0.0343 S/m, ce qui est assez
proche de la conductivité théorique relevée dans le TP 5 de 0.0315 S/m et de celle calculée au
point 4 (questions) valant 0.0249 S/m.
-3-
Groupe 9
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23.9.2009
2.3 Point d’équivalence d’un titrage acide-base
2.3.1 Introduction
Il s’agit ici de comparer deux méthodes de titrage : celle de l’indicateur, déjà souvent exercée,
et celle par conductimétrie, introduite dans ce TP. En effet, on peut trouver le point
d’équivalence de cette manière, car il est lié à la conductivité de la solution : dans les
solutions acides ou basique, la conductivité est permise par la présence d’ions hydronium
(H3O+) et/ou hydroxide (OH-).
N.b. Les ions complémentaires (ici Na+ et Cl-) sont aussi conducteurs, mais leur conductivité
molaire étant beaucoup plus faible que celle des ions hydroxide et hydronium, nous n’en
tiendrons pas compte.
Pour que la conductivité soit élevée, il faut qu’il y ait la présence d’un des deux ions (H3O+ ou
OH-) en quantité élevée : c’est le cas d’une solution très acide ou très basique. De ce fait, au
point d’équivalence aucun de ces ions ne sera en grande quantité en solution. Nous pouvons
donc observer un minimum dans la conductivité au point d’équivalance.
Ce point déterminé, il est possible de trouver la concentration d’une des deux solutions non
standardisées, en l’occurance la base dans cette expérience.
2.3.2 Méthodologie
En pipetant précisément 25 mL d’une solution de HCl 0.01 M standardisée on connaît
exactement le nombre de moles de H3O+ présent en solution. Avant de titrer, on dilue cette
solution avec 100 mL d’eau et on y ajoute quelques gouttes de bleu de bromothymol (pr voir
le point de virage).
On remplit une burette avec une solution de NaOH 0.01 M. Ensuite nous mesurons la
conductance par palier d’ajout de 2 mL de base. Autour du point d’équivalence (env. après
ajout de 25 mL de base) faire des ajouts plus petits.
En trouvant le volume de NaOH au point d’équivalance par une régression polynomiale
graphique, il est possible de déterminer assez précisément la concentration de la solution
initiale de NaOH.
-4-
Groupe 9
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2.3.3 Résultats
23.9.2009
Graphe 1.1 Conductance en fct du volume NaOH
1
Mesures 1
Vol. NaOH
ajouté (mL)
Conductance
(mS)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
20.5
21
21.5
22
22.5
23
24
24.3
24.6
25
25.4
25.6
26
26.2
27.5
28
29
30
32
34
36
38
40
1.97
1.63
1.50
1.38
1.19
1.10
0.99
0.95
0.75
0.67
0.59
0.57
0.55
0.53
0.51
0.50
0.48
0.46
0.44
0.42
0.42
0.40
0.44
0.46
0.46
0.50
0.52
0.56
0.59
0.65
0.70
0.76
0.83
0.88
1.5
1.0
0.5
0.0
0
10
20
30
40
Volume NaOH (mL)
Graphe 1.2 Régression polynomiale
1
0.45
y = 0.4167x2 - 21.05x + 266.25
0.44
Conductance (mS)
Tableau 1
Conductance (mS)
2.0
R2 = 1
0.43
0.42
0.41
0.4
0.39
0.38
24.9
25
25.1
25.2
25.3
25.4
Volume NaOH ajouté (mL)
x min = 25.2580
Virage indicateur : 25.8
-5-
25.5
25.6
25.7
Groupe 9
TP 15 : Conductimétrie
Mesures 2
Graphe 2 : Conductance en fct du volume NaOH
2
Conductance
(mS)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
23
23.5
24
24.5
25
25.3
25.6
25.8
26
26.3
27
28
30
32
34
36
38
40
1.72
1.61
1.50
1.38
1.26
1.18
1.08
0.97
0.88
0.78
0.70
0.60
0.56
0.54
0.52
0.50
0.48
0.46
0.46
0.44
0.44
0.48
0.50
0.48
0.50
0.53
0.58
0.63
0.74
0.79
2.0
Conductance (mS)
Vol. NaOH
ajouté (mL)
1.5
1.0
0.5
0.0
0
10
20
30
40
Volume NaOH (mL)
Graphe 2.1 Régression polynomiale
2
Conductance (mS)
Tableau 2
23.9.2009
0.49
0.48
0.48
0.47
0.47
0.46
0.46
0.45
0.45
0.44
0.44
25.4
y = 0.2602x2 - 13.477x + 174.93
25.6
25.8
26
Volume NaOH (mL)
x min = 25.9036
Virage indicateur : 25.9
-6-
26.2
26.4
Groupe 9
TP 15 : Conductimétrie
23.9.2009
Mesures 3
Graphe 3
Conductance
(mS)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
23
24
24.5
24.8
25.5
25.8
26
26.3
26.5
27.5
28
30
32
34
36
38
40
1.74
1.63
1.54
1.42
1.30
1.20
1.10
1.00
0.90
0.81
0.71
0.62
0.58
0.54
0.51
0.49
0.47
0.45
0.45
0.45
0.47
0.47
0.49
0.54
0.59
0.63
0.69
0.75
0.79
3
2.00
Conductance (mS)
Vol. NaOH
ajouté (mL)
1.50
1.00
0.50
0.00
0
10
20
30
40
Volume NaOH
Graphe 3.1
3
0.48
y = 0.0899x2 - 4.6777x + 61.285
R2 = 0.9328
0.47
Conductance (mS)
Tableau 3
0.47
0.46
0.46
0.45
0.45
25.4
25.6
25.8
26
Volume NaOH (mL)
x min = 26.0161
Virage indicateur : 25.8
-7-
26.2
26.4
26.6
Groupe 9
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23.9.2009
Tableau 4 : solution HCl
HCl
Concentration
M
0.010
Volume L
0.0250
Tableau 5 : Calcul concentration NaOH
Mesures
1
2
3
Moyenne
x min
c(NaOH) M
25.2580
0.0099
25.9038
0.0097
26.0161
0.0096
25.7260
0.0097
Ecart-type
0.0002
-Calcul x min pour les graphes 1.1, 2.1 et 3.1 :
x = -b / 2a
Avec b et a issu de la régression polynomiale de type ax2 + bx + c
Cette valeur x min correspond au volume de NaOH au point d’équilibre : v(base).
-Calcul c(NaOH) : au point d’équivalence et en présence d’une stoechiométrie 1 :1, le
nombre de moles d’ion hydroxide est égal au nombre de moles d’ion hydronium, d’où :
c(base) = [c(acide) * v(acide) ] / v(base)
2.3.4 Discussion :
Nous avons trouvé une valeur moyenne d’environ 0.0097 M pour la concentration de NaOH ;
cette valeur est proche de la valeur théorique attendue de 0.01 M. Néanmoins, nous voyons
qu’entre les différentes mesures, la valeur du x minimum calculé par régression polynomiale
diffère de façon assez flagrante : 25.2 pour la mesure 1 et 26 pour la mesure 3. Alors qu’avec
la méthode de l’indicateur, les écarts sont moins importants.
Nous voyons par cette expérience que non seulement la procédure avec l’indicateur est plus
facile de manipulation, mais elle est aussi plus précise (plus ou moins 1/2 goutte).
Remarque : Les tables donnent une conductivité molaire ionique de OH- (19.91 S/m*M)
étant plus faible que celle de H3O+ (34.96 S/m*M).
Ces données se notent bien sur les graphes 1, 2 et 3 : la croissance après le point
d’équivalence est bcp plus faible qu’avant. D’une solution acide où les ions hydronium sont
majoritaires, on passe dans une solution basique où les ions hydroxides sont majoritaires.
2.4 Conductivité des électrolytes forts.
2.4.1 Méthodologie
Remplir une burette de solution KCl 0.01M. dans une becher mettre 120 mL eau et ajouter
1mL
de solution de KCl et mesure la conductance jusqu’a l’addition de 40 mL de KCl.
Calculer la conductivité k = G*C
-8-
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23.9.2009
V
V° + V
concentration de la solution dans la burette (0.01M)
volume ajouté (mL)
volume initial (120mL)
Ainsi que la concentration dans le bécher : c = c°
c°
V
V°
Il est alors possible de calculer la conductivité molaire _ = k/c
2.4.2 Résultats
Tableau n°3
avec 120mL eau
volume
G
ajouté NaOH conductance
mL
µS
1
32.4
2
61.7
3
91.1
4
124.3
5
154.4
6
181.3
7
206.0
8
238.0
9
264.0
10
290.0
12
343.0
14
396.0
16
445.0
18
494.0
20
538.0
25
649.0
30
750.0
35
844.0
40
934.0
45
1019.0
50
1093.0
k S/m
0.0014
0.0027
0.0040
0.0055
0.0068
0.0080
0.0090
0.0104
0.0116
0.0127
0.0151
0.0174
0.0195
0.0217
0.0236
0.0285
0.0329
0.0371
0.0410
0.0447
0.0480
constante cellule m-1
conductivité
concentration
molaire ?
M
S/m*M
0.00008
17.21
0.00016
16.52
0.00024
16.40
0.00032
16.92
0.00040
16.95
0.00048
16.72
0.00055
16.41
0.00063
16.72
0.00070
16.61
0.00077
16.55
0.00091
16.56
0.00104
16.64
0.00118
16.61
0.00130
16.63
0.00143
16.53
0.00172
16.53
0.00200
16.46
0.00226
16.41
0.00250
16.40
0.00273
16.40
0.00294
16.32
-9-
43.90
√concentration
0.009
0.013
0.016
0.018
0.020
0.022
0.023
0.025
0.026
0.028
0.030
0.032
0.034
0.036
0.038
0.042
0.045
0.048
0.050
0.052
0.054
Groupe 9
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23.9.2009
conductivité molaire
graph 1
17.30
17.20
17.10
17.00
16.90
16.80
16.70
16.60
16.50
16.40
16.30
16.20
0.0000 0.0005 0.0010 0.0015 0.0020 0.0025 0.0030 0.0035
0
0
0
0
0
0
0
0
concentration
conductivité molaire
graph 2
17.30
17.20
17.10
17.00
16.90
16.80
16.70
16.60
16.50
16.40
16.30
16.20
0.000
y = -10.581x + 16.928
0.010
0.020
0.030
0.040
0.050
0.060
racine carree concentration
On peut calculer _º thétique en utilisant _º = _ K+ + _clTableau n°4
valeurs expérimental
valeur théprique
K = -10.581
? ° = 16.928 S/m*M
?∞ = 14.98 S/m*M
2.4.3 Discussion
En tracant la régression linéaire du graphique de la conductivité molaire en fonction de c on
trouve on pente qui est égale a la loi de Kohlrausch _ = _º - K c .
Il est alors facile d’isoler _º et K
- 10 -
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23.9.2009
Avec la conductimétrie nous trouvons une valeur proche de la valeur théorique (2 unité
d’écart) ce qui nous prouve que cette méthode est relativement précise.
2.5 conductivité des électrolytes faibles
But déterminer la constante d’acidité pKa de la réaction HAsp + H2O _ Asp- + H3O+
Par un titrage conductimétrique.
Méthodologie
Prendre 0.45 g d’aspirine et la dissoudre dabs 250 mL d’eau
Remplir une burette avec la solution d’aspirine et titre 100mL d’eau déminéralisé.
Faire des tout petit ajout au début puis des plus gros a la fin et noter la conductance après
chaque ajout.
Dans un tableau Excel calculer la concentration totale d’aspirine, la conductivité ainsi que la
conductivité molaire et calculer le pKa de l’aspirine.
En tracent une régression linéaire du graphique de 1/ Λ en fonction de k on remarque que
l’equation de la pente est égale a la loi d’ Ostwald
1
1
k
=
+ 2
Λ Λ° Λ° * K A
Résultats
Pour déterminer la concentration de la solution d’aspirine
On connaît : La masse molaire de l’aspirine : 180.15 g/mol
Le poid exacte peser 0.4520g
Donc le nb de mol : 0.0025 mol
Le volume de la solution : 250 mL
Donc la concentration : 0.01 M
- 11 -
Groupe 9
TP 15 : Conductimétrie
23.9.2009
Tableau n°5
Volume
solution
aspirine mL
0.2
0.4
0.7
0.8
18.54
28.7
44
52.2
0.00002
0.00003
0.00006
0.00007
0.0008
0.0013
0.0019
0.0023
conductivité
molaire ?
S/m*M
48.74
37.79
33.19
34.48
1.1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
68.3
73.4
80.6
90.2
100.3
107.4
0.00009
0.00010
0.00012
0.00013
0.00015
0.00016
0.0030
0.0032
0.0035
0.0040
0.0044
0.0047
32.89
32.43
30.57
29.99
29.69
28.66
0.030
0.031
0.033
0.033
0.034
0.035
115.7
0.00018
125.2
0.00020
134.9
0.00021
141.9
0.00023
149
0.00024
168.1
0.00028
182.3
0.00032
198.9
0.00036
214
0.00040
229
0.00044
242
0.00048
260
0.00054
266
0.00055
280
0.00059
291
0.00063
301
0.00066
313
0.00070
326
0.00074
337
0.00077
354
0.00084
373
0.00091
394
0.00100
409
0.00105
422
0.00112
438
0.00118
454
0.00125
466
0.00131
480
0.00137
494
0.00143
520
0.00155
543
0.00167
564
0.00179
587
0.00190
606
0.00201
633
0.00216
659
0.00232
684
0.00246
727
0.00274
759
0.00295
-1
constante cellule m
0.0051
0.0055
0.0059
0.0062
0.0065
0.0074
0.0080
0.0087
0.0094
0.0101
0.0106
0.0114
0.0117
0.0123
0.0128
0.0132
0.0137
0.0143
0.0148
0.0155
0.0164
0.0173
0.0180
0.0185
0.0192
0.0199
0.0205
0.0211
0.0217
0.0228
0.0238
0.0248
0.0258
0.0266
0.0278
0.0289
0.0300
0.0319
0.0333
28.11
26.84
27.83
27.22
26.72
25.95
24.72
24.07
23.40
22.86
22.23
21.21
21.11
20.82
20.37
19.91
19.63
19.44
19.17
18.44
17.95
17.27
17.13
16.61
16.29
16.01
15.63
15.36
15.13
14.68
14.25
13.85
13.57
13.26
12.84
12.49
12.20
11.66
11.29
0.036
0.037
0.036
0.037
0.037
0.039
0.040
0.042
0.043
0.044
0.045
0.047
0.047
0.048
0.049
0.050
0.051
0.051
0.052
0.054
0.056
0.058
0.058
0.060
0.061
0.062
0.064
0.065
0.066
0.068
0.070
0.072
0.074
0.075
0.078
0.080
0.082
0.086
0.089
2.2
2.5
2.6
2.8
3
3.5
4
4.5
5
5.5
6
6.8
7
7.5
8
8.5
9
9.5
10
11
12
13.3
14
15
16
17
18
19
20
22
24
26
28
30
33
36
39
45
50
G µS
concentration k conductivité
M
S/m
43.90
- 12 -
1/? m*M/S
0.021
0.026
0.030
0.029
Groupe 9
TP 15 : Conductimétrie
23.9.2009
1/conductivité molaire
graphique n°3
y = 1.9076x + 0.0248
0.100
0.090
0.080
0.070
0.060
0.050
0.040
0.030
0.020
0.010
0.000
0.0000 0.0050 0.0100 0.0150 0.0200 0.0250 0.0300 0.0350
conductivité
Loi d’ Ostwald
1
1
k
=
+ 2
Λ Λ° Λ° * K A
Tableau n°6
1/Ë1/Ë
°
2
°
Ka
Ka
pKa
0.02
1.91
0.00
3.49
Discutions
En tracent une régression linéaire du graphique de 1/ Λ en fonction de k on remarque que
l’équation de la pente est égale a la loi d’ Ostwald
Il est alors possible d’isoler Ka et donc de calculer le pKa de la solution.
- 13 -
Groupe 9
TP 15 : Conductimétrie
23.9.2009
2.6 La concentration micellaire critique par conductimétrie.
2.6.1 Introduction
Cette expérience consiste à mesurer l’évolution de la conductivité d’une solution de
tensioactif.
2.6.2 Manipulations
On prépare une solution de dodécylsulfate 0.04 M (NaC12H25SO4) un jour à l’avance pour
éviter la formation de mousse. On mesure la conductivité en faisant des ajouts de 1mL de
cette solution dans 125 mL d’eau déminéralisée à température ambiante.
Tableau 1 : préparation de la solution
Dodécylsulfate
masse g
MM g/mol
Volume L
Concentration
M
1.153
288
0.1
0.040
Données complémentaires :
Volume d’eau = 0.125 L
Constante de la cellule (C) : 43.90 m-1
- 14 -
Groupe 9
TP 15 : Conductimétrie
2.6.3 Résultats
Tableau 2
Vol.
Conductance Conductance Conductivité Concentration Conductivité
Dodécylsulfate
µS
S
(S/m)
M
molaire
mL
(S/m*M)
0
2.45
2.450E-06
0.0001
0.0000
0
1
68
6.800E-05
0.0030
0.0003
9.3961
2
145
1.450E-04
0.0064
0.0006
10.0974
3
194
1.940E-04
0.0085
0.0009
9.0773
4
259
2.590E-04
0.0114
0.0012
9.1600
5
327
3.270E-04
0.0144
0.0015
9.3237
6
385
3.850E-04
0.0169
0.0018
9.2182
7
440
4.400E-04
0.0193
0.0021
9.0990
8
503
5.030E-04
0.0221
0.0024
9.1706
9
553
5.530E-04
0.0243
0.0027
9.0293
10
613
6.130E-04
0.0269
0.0030
9.0753
11
662
6.620E-04
0.0291
0.0032
8.9758
12
716
7.160E-04
0.0314
0.0035
8.9644
13
768
7.680E-04
0.0337
0.0038
8.9406
14
820
8.200E-04
0.0360
0.0040
8.9283
15
878
8.780E-04
0.0385
0.0043
8.9867
16
923
9.230E-04
0.0405
0.0045
8.9201
17
976
9.760E-04
0.0429
0.0048
8.9404
18
1011
1.011E-03
0.0444
0.0050
8.8081
19
1060
1.060E-03
0.0465
0.0053
8.8101
20
1100
1.100E-03
0.0483
0.0055
8.7458
21
1142
1.142E-03
0.0501
0.0058
8.7070
22
1189
1.189E-03
0.0522
0.0060
8.7125
23
1230
1.230E-03
0.0540
0.0062
8.6797
24
1274
1.274E-03
0.0559
0.0064
8.6739
25
1300
1.300E-03
0.0571
0.0067
8.5539
26
1340
1.340E-03
0.0588
0.0069
8.5345
27
1370
1.370E-03
0.0601
0.0071
8.4580
28
1407
1.407E-03
0.0618
0.0073
8.4313
29
1432
1.432E-03
0.0629
0.0075
8.3394
30
1461
1.461E-03
0.0641
0.0077
8.2781
31
1492
1.492E-03
0.0655
0.0080
8.2338
32
1523
1.523E-03
0.0669
0.0082
8.1944
33
1550
1.550E-03
0.0681
0.0084
8.1385
34
1572
1.572E-03
0.0690
0.0086
8.0619
35
1596
1.596E-03
0.0701
0.0088
8.0011
36
1619
1.619E-03
0.0711
0.0090
7.9403
37
1637
1.637E-03
0.0719
0.0091
7.8601
38
1659
1.659E-03
0.0728
0.0093
7.8040
39
1680
1.680E-03
0.0738
0.0095
7.7474
40
1700
1.700E-03
0.0746
0.0097
7.6902
41
1717
1.717E-03
0.0754
0.0099
7.6236
42
1736
1.736E-03
0.0762
0.0101
7.5698
43
1753
1.753E-03
0.0770
0.0102
7.5109
44
1775
1.775E-03
0.0779
0.0104
7.4765
45
1787
1.787E-03
0.0785
0.0106
7.4034
46
1807
1.807E-03
0.0793
0.0108
7.3665
47
1820
1.820E-03
0.0799
0.0109
7.3041
48
1838
1.838E-03
0.0807
0.0111
7.2647
49
1860
1.860E-03
0.0817
0.0113
7.2433
50
1871
1.871E-03
0.0821
0.0114
7.1814
- 15 -
23.9.2009
Groupe 9
TP 15 : Conductimétrie
23.9.2009
Calculs :
Conductivité (κ) = Conductance (G) * Constante de la cellule (C)
Concentration de la solution mesurée (c) = cdodéc * (Vdodéc/Vtot)
Condutivité molaire (λ) = conductivité (κ) / concentration de la solution (c)
Graphe 1
Conductivité en fonction de la concentration
Conductivité molaire (S/m*M)
11
10
9
8
7
6
0.0000
0.0020
0.0040
0.0060
0.0080
0.0100
0.0120
)Concentration docécylsulfate (M
CMC estimée = 0.0065 M
2.6.4 Discussion
La conductivité molaire de la solution de dodécylsulfate reste à peu près stable jusqu’à une
concentration supérieure à 0.0065 M où l’on observe une baisse de la conductivité.
Cela est dû à la formation de micelles qui se forment spontanément à partir d’une certaine
concentration : la concentration micellaire critique (CMC).
Les micelles, particules sphériques, gênent fortement les déplacements des charges dans la
solution. Tandis qu’avant d’atteindre la CMC, les molécules monomériques de dodécylsulfate
n’ont qu’une influence réduite sur la conductivité.
2.7 Les émulsions
2.7.1 Méthodologie
Dans un snap, ajouter environ 10 mL d’eau déminéralisée, une spatule de dodécylsulfate de
sodium, 10 gouttes de butanol et 1 mL d’huile de paraffine. secouer vigoureusement pendant
1 a 2 minutes pour obtenir une émulsion. Mesurer la conductivité de l’émulsion. Verser
- 16 -
Groupe 9
TP 15 : Conductimétrie
23.9.2009
environ 3 mL de l’émulsion dans 2 éprouvettes. Dans la première éprouvette, ajouter environ
3 mL d’eau et dans l’autre environ 3 mL d’huile de paraffine. Agiter chaque éprouvette
observé et dire si il s'agit d’une émulsion d’huile dans l’eau ou vice-versa.
Dans un deuxième snap et y verser 10 ml d’huile de paraffine, une pointe de spatule de
dodécylsulfate de sodium, 1 à 2 gouttes de n-butanol et 1 mL d’eau déminéralisé. Secouer
vigoureusement et mesurer la conductivité de l’émulsion. Mélanger l’émulsion avec de l’eau
et de l’huile dans deux éprouvettes. Noter les observations dire si il s'agit d’une émulsion
d’huile dans l’eau ou vice-versa.
Résultats
Snap n°1 conductance = 1280 _S
Éprouvette n°1 solution + eau
Éprouvette n°2 solution + d’huile de paraffine
Snap n°2 conductance = 160 _S
Éprouvette n°1 solution + eau
Éprouvette n°2 solution + d’huile de paraffine
rien ne change (dilution) émulsion d'huile
dans eau.
apparition de deux phase. Si on mélange
bien émulsion d'eau dans huile
émulsion huile dans l’eau
émulsion eau dans huile
Discussion
On voit que le snap n°1 a une conductivité beaucoup plus élevée que le 2 (facteur 10). Cela
s’explique par le fait que la composition du snap 1 est majoritairement de l’eau et donc
contient une émulsion d’huile dans l’eau. Cette solution est bien conductrice, l’eau étant la
phase continue conduisant naturellement l’électricité (grace aux ions dissous)
Le snap 2 contient une émulsion d’eau dans l’huile. L’huile étant l’espèce majoritaire et donc
continue, c’est presque un isolant qui rend la conductivité de la solution très faible. L’eau ne
conduit pas, car elle se trouve sous forme de fines gouttelettes (micelles) séparées les unes des
autres.
Nous voyons donc que la conductivité dépend de la solution continue qui est elle-même
définie par la différence de quantité des deux solvants.
Remarque : le butanol sert à ce que les deux phases se mélangent.
3. Conclusion
Nous avons vu comment mesurer ou determiner la conductivité de différentes solutions et d’
observer les differences.
Nous avons vu une application de la conductimétrie à des fins analytique, notamment pour
titrer une solution basique. Mais l’expérience à révélé les limites de cettes application
(précision et maniabilité moyennes).
- 17 -
Groupe 9
TP 15 : Conductimétrie
23.9.2009
Une autre application a permis de trouver la constante d’acidité de l’aspirine avec assez de
precision.
La determination de la CMC d’une solution d’agent moussant (dodécylsulfate) nous a inroduit
la notion de micelle. Et different type d’émulsions ont été observées.
4. Questions
2. A cause de la conductivité de l’eau (forte si il y a bcp de ions dissouts, faible mais quand
même existante dans l’eau pure).
3. Conductivité des eaux du réseau genevois
Eau du lac
Ions
Calcium
Sulfate
Sodium
Hydronium
Hydroxide
Chlorure
pH =
8.2
Molalité mg/L Molalité g/L
Masse
Concentratio
molaire g/mol
nM
43.6
48.1
8.3
0.0436
0.0481
0.0083
40
96
23
9.7
0.0097
35.5
1.09E-03
5.01E-04
3.61E-04
6.31E-09
1.58E-06
2.73E-04
Conductivité molaire
ionique S/m*M
Conductivité
S/m
11.90
16.00
5.01
34.96
19.91
7.63
1.30E-02
8.02E-03
1.81E-03
2.21E-07
3.16E-05
2.08E-03
Conductivité totale S/m
Cond totale microS/cm
Valeur théorique
0.0249
249
315
N.b. On voit que les ions hydronium et hydroxide n’influence quasiment pas la conductivité.
Réseau nappe
Ions
Calcium
Sulfate
Sodium
Chlorure
Molalité mg/L Molalité g/L
76.4
53.9
7.54
12.9
0.0764
0.0539
0.00754
0.0129
Masse
Concentratio
molaire g/mol
nM
40
96
23
35.5
- 18 -
1.91E-03
5.61E-04
3.28E-04
3.63E-04
Conductivité molaire
ionique S/m*M
Conductivité
S/m
11.90
16.00
5.01
7.63
2.27E-02
8.98E-03
1.64E-03
2.77E-03
Conductivité totale S/m
Cond totale microS/cm
Valeur théorique
0.0361
361
513
Groupe 9
TP 15 : Conductimétrie
23.9.2009
Réseau Arve
Ions
Calcium
Sulfate
Sodium
Chlorure
Molalité mg/L Molalité g/L
50.4
50.4
7.89
11.6
0.0504
0.0504
0.00789
0.0116
Masse
Concentratio
molaire g/mol
nM
40
96
23
35.5
1.26E-03
5.25E-04
3.43E-04
3.27E-04
Conductivité molaire
ionique S/m*M
Conductivité
S/m
11.90
16.00
5.01
7.63
1.50E-02
8.40E-03
1.72E-03
2.49E-03
Conductivité totale S/m
Cond totale microS/cm
Valeur théorique
0.0276
276
349
Remarque : Les conductivités calculées sont inférieures à la valeur théorique du fait que tous
les ions n’ont pas été inclus dans le calcul (notamment ions magnésium et nitrate), ne
connaissant pas leur conductivité molaire.
4. Erreurs : unités des particules colloïdes peut-être nm au lieu de mm et émulsion.
- 19 -