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Concept
Nombre de transport ionique
Résumé
Le nombre de transport d'un ion dans un electrolyte est la fraction du courant électrique total qui est portée par l'espèce ionique ,
Les différences entre les nombres de transport des divers ions proviennent des différences entre leurs mobilités électriques. Dans une solution de chlorure de sodium (NaCl), par exemple, les ions positifs (cations) de sodium portent moins que la moitié du courant et les ions négatifs (anions) chlorure portent plus que la moitié, parce que les ions chlorure sont plus mobiles et se déplacent plus vite sous un champ électrique égal. La somme des nombres de transport de tous les ions dans une solution est toujours égale à 1.
Le physicien et chimiste allemand Johann Wilhelm Hittorf a proposé en 1853 la notion du nombre de transport ainsi qu'une méthode de mesure
À concentration zéro, les nombres de transport ioniques limites peuvent être exprimés en fonction des conductivités molaires du cation (), de l'anion (), et de l'électrolyte ():
et ,
où et sont les nombres de cations et d'anions respectivement par unité formulaire de l'électrolyte. En pratique les conductivités molaires ioniques sont évaluées à partir des nombres de transport ioniques mesurés ainsi que la conductivité molaire totale. Pour le cation , et de même pour l'anion.
Il existe deux techniques expérimentales pour évaluer les nombres de transport. La méthode de Hittorf emploie les mesures des changements de concentration des ions auprès des électrodes. La méthode de la frontière mobile évalue la vitesse de déplacement sous courant électrique de la limite entre deux solutions.
À la méthode de Hittorf, l'électrolyse est effectuée dans une cellule à trois compartimentsː anodique, central, et cathodique. La mesure des changements de concentration aux compartiments anodique et cathodique permet d'évaluer les nombres de transport. La relation exacte dépend de la nature des réactions aux deux électrodes.
Dans l'électrolyse du sulfate de cuivre (CuSO4) à titre d'exemple, les ions sont Cu2+(aq) et SO42−(aq).
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