Chimie · 4ème InfoThème 1 : Mesure d'une quantité de matière · Chapitre 2

Quantité de matière déterminée par une grandeur physique

Objectifs

À la fin de ce chapitre, vous saurez :
• déterminer une quantité de matière à partir d'une masse, d'un volume ou d'une concentration ;
• définir et mesurer la conductance d'une portion de solution ;
• déterminer une concentration par conductimétrie, à l'aide d'une courbe d'étalonnage.
Prérequis : masse molaire, volume molaire, concentration, loi d'Ohm.

Situation de départ

Le sérum physiologique est une solution de chlorure de sodium à 9 g.L^-1. Peut-on le vérifier sans aucune réaction chimique, simplement en mesurant une grandeur électrique de la solution ?

I. Masse, volume, concentration

Animation

Relations

Mesure	Relation	Unités
Masse m d'un corps pur	n = m/M	m en g ; M en g.mol^-1
Volume V d'un gaz	n = V/V_M	V et V_M en L et L.mol^-1 (mêmes T et P)
Volume V d'un liquide ou d'un solide	n = ρ.V/M = d.ρ_eau.V/M	ρ en g.L^-1 ; d sans unité
Volume V d'une solution	n = C.V	C en mol.L^-1 ; V en L

Exemples

• 5,85 g de chlorure de sodium (M = 58,5 g.mol^-1) : n = 0,100 mol.
• 120 mL de dihydrogène à 20 °C sous 1 atm (V_M = 24 L.mol^-1) : n = 0,120/24 = 5,0.10^-3 mol.
• 10 mL de propan-2-ol (d = 0,79 ; M = 60 g.mol^-1) : n = 0,79 × 1000 × 0,010/60 = 0,13 mol.
• 50 mL de solution de glucose à 0,20 mol.L^-1 : n = 1,0.10^-2 mol.

Fig. 1 — La grandeur mesurée (masse, volume, concentration) donne la quantité de matière n.

Volume molaire, concentration massique, dilution

• Le volume molaire dépend de la température et de la pression : V_M = 22,4 L.mol^-1 à 0 °C sous 1 atm ; V_M = 24,0 L.mol^-1 environ à 20 °C sous 1 atm.
• La concentration massique C_m = m/V (en g.L^-1) est liée à la concentration molaire par C_m = C.M.
• Une dilution conserve la quantité de soluté : C₀.V₀ = C.V ; diluer n fois une solution divise sa concentration par n.

II. La conductance d'une solution

1. Définition et mesure

Animation

La conductance G d'une portion de solution électrolytique est l'inverse de sa résistance :

G = ¹_R = ^I_U (G en siemens S)

On la mesure avec une cellule conductimétrique (deux électrodes planes parallèles), alimentée par un générateur basse fréquence (tension alternative, pour éviter l'électrolyse), un ampèremètre en série et un voltmètre en dérivation.

Fig. 2 — Cellule conductimétrique : deux plaques de surface S, distantes de d, alimentées par un GBF ; l'ampèremètre mesure I, le voltmètre U, et G = I/U.

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