Fiche de révision : Analyse physique des solutions

📋 Plan du Cours

1. Spectre d’absorbance et mesure
2. Loi de Beer-Lambert
3. Conductance électrique des solutions
4. Conductivité ionique et calcul
5. Loi de Kohlrausch

📖 1. Spectre d’absorbance et mesure

🔑 Notions clés & Définitions

• Absorbance : Grandeur physique sans unité qui caractérise la capacité d’une solution à absorber une radiation de longueur d’onde donnée.

📝 Points essentiels

• Un spectrophotomètre mesure l’absorbance d’une solution en fonction de la longueur d’onde de la lumière incidente et permet d’obtenir son spectre d’absorption.

📖 2. Loi de Beer-Lambert

★ À maîtriser

📐 Formule - La loi de Beer-Lambert s’écrit $A_{\lambda}=\varepsilon_{\lambda}\times \ell\times C$, où ελ dépend de l’espèce chimique et de la longueur d’onde, ℓ est la largeur de la cuve et C la concentration en soluté apporté.

📐 Formule - À ελ et ℓ constants, l’absorbance est proportionnelle à la concentration selon $A_{\lambda}=k\times C$.

Compléments

• Le blanc consiste à attribuer une absorbance nulle au solvant de l’espèce mesurée et doit être réalisé pour appliquer la loi de Beer-Lambert.

📌 La loi de Beer-Lambert est valable pour des solutions limpides et peu concentrées, avec une absorbance inférieure à 2.

📖 3. Conductance électrique des solutions

🔑 Notions clés & Définitions

• Conductance : Grandeur d’une portion de solution comprise entre deux plaques qui quantifie son caractère conducteur et est l’inverse de sa résistance.

★ À maîtriser

📐 Formule - La conductance est reliée à la résistance, au courant et à la tension par $G=\frac{1}{R}=\frac{I}{U}$.

Compléments

• La conductance G s’exprime en siemens (S), la résistance R en ohms (Ω), l’intensité I en ampères (A) et la tension U en volts (V).

• Dans une cellule donnée, la conductance d’une portion de solution est proportionnelle à la concentration en soluté apporté et dépend de la nature des ions et de la température.

📐 Formule - La conductance d’une portion de solution vérifie $G=\sigma\times\frac{S}{L}$, où S est la surface des plaques, L leur distance et σ la conductivité de la solution.

💡 Astuce mémo

La conductance dépend de la cellule ; la conductivité caractérise la solution indépendamment de la cellule.

📖 4. Conductivité ionique et calcul

🔑 Notions clés & Définitions

• Conductivité : Grandeur caractéristique de la solution qui dépend de sa nature, de sa concentration et de sa température, mais pas de la cellule de mesure.

★ À maîtriser

📐 Formule - La conductivité d’une solution ionique vérifie $\sigma=\sum_i\lambda_i[X_i]$, où λᵢ est la conductivité ionique molaire de l’ion Xᵢ et [Xᵢ] sa concentration effective.

Compléments

• La conductivité σ s’exprime en S·m⁻¹, la conductivité ionique molaire λᵢ en S·m²·mol⁻¹ et la concentration effective [Xᵢ] en mol·m⁻³.

• Dans l’eau salée, la conductivité s’écrit λNa⁺[Na⁺] + λCl⁻[Cl⁻] et, lorsque [Na⁺]=[Cl⁻], elle se factorise en [Na⁺](λNa⁺ + λCl⁻).

📖 5. Loi de Kohlrausch

★ À maîtriser

📌 La loi de Kohlrausch établit que la conductivité σ est proportionnelle à la concentration C en soluté ionique apporté si la solution contient un seul soluté ionique et si C < 10⁻² mol·L⁻¹.

📐 Formule - Dans les conditions de la loi de Kohlrausch, la proportionnalité s’écrit $\sigma=k\times C$.

Compléments

• Dans la relation de Kohlrausch, σ est exprimée en S·m⁻¹ et C en mol·L⁻¹.