Conductivité de l'eau
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Version du 17 septembre 2015 à 16:27
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Présentation de l'expérience
L'eau est-elle conductrice ou isolante ?
Cette expérience permet de tester et de comparer la conductivité de l'eau douce et celle de l'eau salée.
Matériel
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Un verre
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Une pile électrique
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Du fil électrique
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Une ampoule
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De l'eau
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Du sel
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Une cuillère
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Du polystyrène
L'expérience
La manipulation
- Faire un trou dans le polystyrène pour y créer une base pour l'ampoule.
- Faire passer un fil électrique dans le polystyrène de façon à ce que l'extrémité du fil se situe dans le trou : le fil touche le culot de l'ampoule.
- Positionner un second fil de manière à ce qu'il touche le corps de l'ampoule.
- Relier le fil du culot de l'ampoule à la borne négative de la pile. Le second fil sera mis dans le verre. Enfin, un troisième fil relie le verre et la borne positive de la pile. Les deux fils se trouvant dans le verre ne doivent pas se toucher.
- Remplir le verre d'eau de façon à ce que les deux fils soient immergés.
- Observer l'ampoule.
- Ajouter du sel et remuer afin que l'eau et le sel se mélangent.
- Observer l'ampoule.
Que voit-on ?
On s'aperçoit que l'ampoule ne s'allume pas avec l'eau non salée. Par contre elle s'allume lorsque l'on ajoute du sel.
Explications
De manière simple
Plus l'eau contient des éléments conducteurs, les ions, plus elle conduit le courant électrique.
L'eau pure (H2O) est un élément non conducteur (qui ne permet pas le passage de l'électricité) parce qu'elle ne contient pas d'ions. L'eau du robinet, ou l'eau douce que l'on trouve dans la nature, ne sont PAS isolantes car elles ne sont jamais pures : elles contiennent des minéraux dissous sous forme d'ions. Cependant l'eau du robinet n'est que faiblement conductrice, le courant y circule trop peu pour que cela suffise à allumer l'ampoule dans notre expérience, car le courant appliqué y est très faible. Mais attention : l'eau du robinet est suffisamment conductrice pour créer un grand risque d'électrocution dès qu'on y fait circuler un courant électrique suffisamment fort ! C'est pour cela qu'il est très dangereux d'approcher des appareils électriques de l'eau.
L'eau salée est beaucoup plus conductrice que l'eau douce parce que le sel n'est pas un isolant. Il augmente donc très nettement la conductivité de l'eau. C'est pour cela que dans notre expérience l'eau salée laisse passer suffisamment le courant pour que l'ampoule s'allume.
Allons plus loin dans l'explication
Le sel de cuisine est composé de chlorure de sodium (NaCl). La dissolution du sel dans l'eau sépare le sodium et le chlore qui constituent la molécule de sel. L’élément sodium a un électron excédentaire pour être “stable”, alors que le chlore a tendance à capter un électron libre pour devenir “stable” lui aussi.
Donc lors de leur séparation, le sodium “donne” un électron au chlore. Les deux atomes ne sont plus électriquement neutres, et forment des ions : le sodium ayant perdu un électron possède plus de protons que d’électrons, et a donc une charge positive (c’est un cation), alors que le chlore qui a gagné un électron, possède plus d’électrons que de protons, et a donc une charge négative (c’est un anion).
Les molécules de sel, tout comme les acides et les bases, se dissocient dans l’eau pour former des ions. Lors de la dissociation, et pour respecter la neutralité, ils se forment des particules de charge opposée. Ce sont les ions qui rendent l’eau conductrice. Les ions positifs – ou cations – migrent vers l’électrode négative, et les ions négatifs – ou anion – migrent vers l’électrode positive.
Liens avec d'autres expériences
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Applications : liens avec le quotidien
La mesure de la conductivité est l'une des méthodes utilisées pour déterminer la salinité de l'eau, c'est à dire la quantité de sel qu'elle contient. Pour cela, on mesure la conductivité de l'eau à l'aide d'un appareil appelé conductimètre, puis on reporte le résultat sur un graphique indiquant la salinité selon la conductivité et tenant compte de la température de l'eau.
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