Conductivité en fonction de la tension/concentration

[Timotim]

Bonjour à tous,

Je suis actuellement en train de déterminer la constante de cellule de ma cellule conductimétrique. Le principe est plutôt simple, j'ai des solutions de KCl de concentrations connues (que j'ai préparées) et de conductivité connues (trouvées dans la littérature et approximées pour celles que je n'avais pas). Donc je fais passer un courant électrique dans ma cellule, et par la relation k=sigma*(U/I) je détermine ma constante de cellule en m^-1 (avec sigma la conductivité en S/m, U la tension en V et I l'intensité en A).

Pour le principe, tout va bien.

Dans la littérature, j'ai trouvé que des essais avaient été réalisés pour des concentrations de KCl comprises entre 0.05 et 0.5 M et un champ électrique de 3 300 V/m. Ma cellule a une distance entre les électrodes de 7.87 cm donc je devrais produire une tension de 260 V si je souhaitais faire de même. Mais avec une telle tension, je vais faire sauter tout le labo...
En réalisant mes essais, j'ai commencé avec un GBF me fournissant jusqu'à 30 V pic-pic, donc 30/(2*SQRT2)=10.6 V RMS. Donc plutôt faible. J'ai donc opté pour un transfo pouvant monter à 220 V pic-pic. En réalisant mes essais sur plusieurs tensions et plusieurs concentrations de solutions, je me rends compte que :

- la constante de cellule n'est pas "constante" pour différentes tensions,
- elle ne l'est pas pour différentes concentrations,
- mais elle tend à le devenir lorsqu'on augmente en tension. C'est-à-dire que l'écart entre mes constantes de cellule à différentes concentrations tend vers zéro lorsque je monte en tension (je suis allé jusqu'à 30 V RMS), ce que je suis sensé obtenir.
- à faibles concentrations, même à tension élevée, mes constantes de cellules sont incohérentes.

Donc voilà mes questions : comme j'ai pu le lire dans la littérature, travailler à concentrations comprises entre 0.05 et 0.5 M semble améliorer les résultats. De même que travailler à tension élevée. Mais ma question est : pourquoi ? Quel est le phénomène électro-chimique qui l'explique ?
Aussi, la valeur 3 300 V/m tirée de la littérature me paraît très élevée. Qu'en pensez-vous ? Si je monte à une telle tension (260 V) sur ma cellule, je vais chauffer les solutions de KCl de plusieurs dizaines de degrés en quelques secondes !

Merci d'avance pour vos réponses.
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[LPFR]

Bonjour.
Je suis surpris par les valeurs du champ et encore plus par l’utilisation des tensions plus grandes que la tension de dissociation de l’eau (un peu plus d’un volt (de tête).). Car ce qui se passe sur la surface des électrodes est compliqué : l’eau se dissocie pendant une moitié de cycle et se recombine pendant l’autre moitié. Dans ce cas, je me demande ce que l’on mesure.
J’aurais utilisé une faible tension (bien inférieure à 1 volt) pour être sur de ne pas avoir de l’électrolyse.
Mais ce n’est pas mon domaine.
Au revoir.

[Timotim]

Bonsoir,

Merci pour la réponse. Je suis moi-même surpris par la valeur élevée du champ électrique, mais surtout d'un point de vue danger et vitesse de montée en température de la solution (d'autant plus concernant la plus concentrée en KCl, dont la conductivité est plus importante).

Pour ce qui est de l'électrolyse, il n'y a (normalement) pas de problème étant donné que je travaille en courant alternatif, et de plus avec des électrodes en titane.

Comme je le disais, j'ai commencé à tensions faibles (je suis descendu à 500 mV RMS), mais les résultats étaient réellement incohérents, et s'amélioraient en montant en tension.

[LPFR]

Bonjour.
Peut-être que vous trouverez d’autres idées dans le forum de chimie.
Je déplace la discussion.
Au revoir

[A voir en vidéo sur Futura]

[Boumako]

Bonjour

Quelle est la fréquence que tu as utilisé avec le GBF et comment as tu mesuré l'intensité ?