Appareils de mesure

Qu'est-ce que le pH ?

Par définition pH=-log[H₃O⁺]
Le pH correspond à la concentration en ions H₃O⁺dans la solution. Si le pH est supérieur à 7 la solution est basique, si le pH est égal à 7 la solution est neutre et si le pH est inférieur à 7 la solution est acide.

Comment fonctionne un pH-mètre ?

Le pH-mètre est un appareil permettant de mesurer le pH d'une solution. Il est constitué de deux éléments : un boîtier électronique qui affiche la valeur du pH et une électrode qui mesure cette valeur.
Le fonctionnement du pH-mètre est basé sur le rapport entre la concentration en ions H₃O⁺et la différence de potentiel électrochimique qui s'établit dans l'électrode de verre.
En général cette électrode est une électrode combinée, c'est-à-dire qu'elle est constituée de deux électrodes : une dont le potentiel est connu et constant et l'autre dont le potentiel varie avec le pH. Le potentiel entre ces deux électrodes est nul à pH=7. On peut alors déterminer la valeur du pH par corrélation car la différence de potentiel entre les deux électrodes évolue proportionnellement au pH.

Qu'est-ce qu'une solution tampon ?

On utilise deux solutions tampons pour étalonner le pH-mètre : une à pH=7 et une à pH=4.
Une solution tampon est une solution qui malgré l'addition d'acide, de base ou d'une dilution, garde approximativement le même pH.

Qu'est-ce que la conductivité ?

La conductivité électrique traduit la capacité d'une solution aqueuse à conduire le courant électrique. Cette notion est inversement proportionnelle à celle de résistivité électrique. L'unité de mesure utilisée est le Siemens par mètre (S/m). La conductivité d'une solution dépend de la nature des ions présents et de leurs concentrations. Plus la concentration en ions dans la solution sera importante, plus la conductivité sera élevée.

σ=Σλ_ic_i

σ est la conductivité en S/m, λ_i est la conductivité molaire ionique d'un ion i en S.m².mol^-1, c_i est la concentration d'un ion i en mol.m^-3.
Cette relation est valable pour des concentrations inférieures à 10^-2 mol.L^-1.

Comment fonctionne un conductimètre ?

Un conductimètre est un appareil permettant de mesurer la conductivité d'une solution. Il est constitué de deux parties : un boîtier électronique qui affiche la valeur de la conductivité et d'une cellule qui mesure cette valeur.
La mesure de la conductivité se fait en courant alternatif pour éviter la polarisation des électrodes. L'appareil mesure la tension aux bornes d'une cellule plongeant dans la solution à étudier et l'intensité du courant qui y circule.
Les cellules sont en général formées de deux plaques conductrices parallèles de section S, séparées par une distance l. Le rapport S/l,K, est appelé constante de cellule et dépend de la cellule. Il permet de passer de la conductance G à la conductivité σ.

G=1/R=σ/K

G est la conductance en S, R est la résistance en Ω et K est la constante de cellule en m. Pour une cellule donnée, la conductance et la conductivité sont donc proportionnelles.
L'appareil peut afficher la conductance ou directement la conductivité. Pour étalonner le conductimètre on peut utiliser des solutions étalons ou des solutions dont la conductivité est connue. En général on utilise une solution de KCl.