Qu'est-ce que la conductivité électrique ?
Un matériau conduit l'électricité si des particules chargées peuvent y circuler librement. Dans les métaux, ce sont les électrons qui se déplacent. Dans les solutions, ce sont les ions.
Pour tester la conductivité d'une solution, on utilise un circuit simple : une source de tension, deux électrodes plongées dans la solution, et une lampe ou un ampèremètre. Si la lampe brille (ou l'ampèremètre indique un courant), la solution est conductrice.
Eau pure et eau salée
L'eau pure ne conduit pratiquement pas l'électricité : elle ne contient quasiment pas d'ions mobiles. En revanche, si on dissout du sel de cuisine (chlorure de sodium, NaCl) dans l'eau, la solution conduit nettement le courant.
Pourquoi ? Parce que, en solution, NaCl se dissocie en ions : NaCl → Na⁺ + Cl⁻
Ces ions Na⁺ et Cl⁻ sont mobiles et peuvent se déplacer vers les électrodes sous l'action de la tension électrique, ce qui crée un courant.
Solutions électrolytiques
Une solution qui contient des ions mobiles et conduit l'électricité est appelée solution électrolytique (ou électrolyte).
| Solution | Ions présents | Conductrice ? |
|---|---|---|
| Eau pure | Très peu | Non (quasi) |
| Eau salée (NaCl) | Na⁺, Cl⁻ | Oui |
| Jus de citron | H⁺, citrate⁻ | Oui |
| Eau sucrée | Aucun | Non |
| Solution de soude | Na⁺, OH⁻ | Oui |
On remarque que l'eau sucrée ne conduit pas : le sucre (saccharose) se dissout sans former d'ions.
Plus la concentration en ions est élevée, plus la conductivité est grande
La conductivité augmente avec la concentration en ions dans la solution. C'est pourquoi l'eau de mer (très salée, ~35 g/L) conduit bien mieux que l'eau légèrement salée.
Attention : ne pas confondre solubilité et conductivité. Le sucre est très soluble mais ne conduit pas ; le sel conduit parce qu'il se dissocie en ions.
Application : purification de l'eau
Mesurer la conductivité d'une eau permet d'estimer sa teneur en ions dissous (minéraux). Les eaux très pures (osmose inverse, eau distillée) ont une conductivité quasi nulle ; les eaux minérales ont une conductivité plus élevée.