La conductivité d’une eau et d’une solution aqueuse ionique

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Fiches
Classe(s) : Tle ST2S | Thème(s) : Le contrôle de la qualité de l’eau

A La conductivité σ

L’eau pure conduit très peu l’électricité car elle comporte une concentration ionique faible : les seuls ions présents sont ceux correspondant à l’autoprotolyse de l’eau :

[H3O+] = [HO] = 1,0 × 10–7 mol.L–1.

Remarque

L’autoprotolyse de l’eau est la dissociation de l’eau en ions oxonium et hydroxyde. Son équation de réaction est : 2 H2O = H3O+ + HO

Une eau en milieu naturel comporte des ions dissous : elle conduit mieux l’électricité grâce à la présence de porteurs de charge. Une solution ionique ou solution électrolytique préparée au laboratoire peut ainsi être très conductrice selon la concentration ionique.

La capacité à conduire le courant est liée à la conductivité électrique σ (« sigma ») d’une solution. Elle s’exprime en siemens par mètre (S.m–1). Les ions n’ont pas tous la même capacité à conduire l’électricité, mais la conductivité électrique est proportionnelle à la concentration molaire ou massique en une espèce ionique.

Lorsque plusieurs ions sont présents, la conductivité électrique est la somme des contributions de chaque ion : σ = Σi λi × ci où λi est une constante qui dépend de l’ion et ci est sa concentration molaire.

Exemple

Le graphe ci-contre montre l’évolution de la conductivité en fonction de la concentration molaire en chlorure de sodium.

Une solution électrolytique permet au courant de passer plus facilement : le risque d’électrocution est donc plus important !

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B L’eau distillée et l’eau déminéralisée

L’eau distillée est purifiée par évaporation puis liquéfaction : elle ne contient pas de bactérie ou de substances organiques. Cette eau est coûteuse à produire en raison de l’énergie nécessaire à la vaporisation de l’eau. Elle est utilisée dans les hôpitaux pour éviter la présence de germes, dans les fers à repasser. On peut en boire, mais l’eau potable doit apporter à l’organisme des ions.

L’eau déminéralisée est purifiée en retirant les espèces minérales ; cependant les contaminants organiques, les virus ou les bactéries sont toujours présents. Elle est employée pour les tests en laboratoire, le lavage de voitures, la fabrication des puces électroniques, l’alimentation des chaudières, les fers à vapeur, les applications pour les générateurs de vapeur, etc.