La Conduction Électrique dans les Solutions
Comprendre la Conduction Électrique dans les Liquides
Dans un fil métallique, le courant électrique est un déplacement d'électrons. Mais comment le courant peut-il traverser un liquide ? Dans certaines solutions, appelées solutions ioniques ou électrolytes, le courant n'est pas transporté par des électrons, mais par des ions. Ces ions (cations positifs et anions négatifs), en se déplaçant de manière ordonnée entre deux électrodes, permettent au courant de circuler et de fermer le circuit électrique.
Situation Problème
Schéma : Test de conductivité électrique
| Liquide testé | Observation (lampe) | Le liquide est-il conducteur ? |
|---|---|---|
| Eau pure | Reste éteinte | ? |
| Eau sucrée | Reste éteinte | ? |
| Eau salée (contient des ions Na⁺ et Cl⁻) | S'allume | ? |
Questions à traiter
- Complète la dernière colonne du tableau en indiquant "Oui" ou "Non".
- Explique pourquoi l'eau salée conduit le courant électrique. Quels sont les porteurs de charges responsables ?
- L'eau pure et l'eau sucrée contiennent des molécules (\(\text{H}_2\text{O}\) pour l'eau pure, \(\text{C}_{12}\text{H}_{22}\text{O}_{11}\) pour le sucre), mais pas d'ions. Comment cela explique-t-il qu'elles ne conduisent pas le courant ?
- Dans l'eau salée, vers quelle électrode (positive ou négative) se dirigent les ions sodium \(\text{Na}^{+}\) ? Et les ions chlorure \(\text{Cl}^{-}\) ?
Correction : La Conduction Électrique
Question 1 : Compléter le tableau
Raisonnement :
Un liquide est conducteur si, lorsqu'il est placé dans le circuit, il permet au courant de passer et donc à la lampe de s'allumer. Si la lampe reste éteinte, le circuit est ouvert et le liquide est isolant.
| Liquide testé | Observation (lampe) | Le liquide est-il conducteur ? |
|---|---|---|
| Eau pure | Reste éteinte | Non |
| Eau sucrée | Reste éteinte | Non |
| Eau salée | S'allume | Oui |
Question 2 : Conductivité de l'eau salée
Analyse :
L'énoncé précise que l'eau salée contient des ions sodium (\(\text{Na}^{+}\)) et des ions chlorure (\(\text{Cl}^{-}\)). Puisque la lampe s'allume, cela signifie que ces ions permettent le passage du courant. Les ions sont donc les porteurs de charges dans les solutions ioniques.
Question 3 : Non-conductivité de l'eau pure et sucrée
Analyse :
L'eau pure et l'eau sucrée ne contiennent que des molécules neutres (\(\text{H}_2\text{O}\) et \(\text{C}_{12}\text{H}_{22}\text{O}_{11}\)). Les molécules n'ont pas de charge électrique globale. Comme il n'y a pas de porteurs de charges mobiles (pas d'ions), ces liquides ne peuvent pas conduire le courant électrique. Ce sont des isolants.
Question 4 : Mouvement des ions
Principe :
Les charges électriques de signes opposés s'attirent. L'électrode reliée à la borne "+" de la pile est positive, et celle reliée à la borne "-" est négative. Les ions positifs (cations) sont donc attirés par l'électrode négative, et les ions négatifs (anions) sont attirés par l'électrode positive.
Démarche :
- Les ions sodium \(\text{Na}^{+}\) sont des cations (positifs). Ils sont attirés par la borne négative.
- Les ions chlorure \(\text{Cl}^{-}\) sont des anions (négatifs). Ils sont attirés par la borne positive.
Quiz Rapide : Testez vos connaissances
1. Qu'est-ce qui assure le passage du courant dans une solution de sulfate de cuivre ?
2. Une solution qui conduit l'électricité est appelée...
3. Les cations sont des ions positifs. Vers quelle électrode se déplacent-ils ?
Glossaire
- Conducteur électrique
- Matériau qui laisse passer le courant électrique. Dans les métaux, ce sont les électrons qui circulent. Dans les solutions, ce sont les ions.
- Isolant électrique
- Matériau qui ne laisse pas passer le courant électrique.
- Solution ionique (Électrolyte)
- Solution contenant des ions et qui, de ce fait, conduit le courant électrique.
- Solution moléculaire
- Solution qui contient uniquement des molécules neutres. Elle ne conduit pas le courant électrique.
- Électrodes
- Tiges (souvent en métal ou en carbone) plongées dans la solution et reliées au reste du circuit électrique (pile, lampe...). L'électrode positive est l'anode, l'électrode négative est la cathode.
- Porteurs de charge
- Particules chargées et mobiles qui assurent le transport du courant électrique. Ce sont les électrons dans les métaux, et les ions (cations et anions) dans les solutions ioniques.
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