Les ions

I. Les esp�ces charg�es

I.1. Mise en �vidence

Observe les �tiquettes ci-dessous, rep�re les diff�rents �l�ments pr�sents dans cette eau.

Tu auras identifi� plusieurs �l�ments chimiques et symboles d�j� connus ... Mais il y a une diff�rence avec les symboles d�j� vus !

A c�t� des symboles des �l�ments chimiques contenus dans cette eau, appara�t un signe math�matique en exposant (+ ou -). Cela signifie donc que ce ne sont pas les �l�ments neutres qui sont pr�sents dans cette eau, mais des particules charg�es qui ont les m�mes propri�t�s chimiques que les �l�ments neutres. Nous avons d�j� vu que dans un �l�ment chimique, le nombre de protons (particules positives formant le noyau) et le nombre d'�lectrons (particules n�gatives gravitant autour du noyau) est identique. Dans les esp�ces charg�es, les IONS, ces nombres de protons et d'�lectrons sont diff�rents.  /!\ Les ions sont form�s suite � un ajout ou un retrait d'�lectrons ! Les protons sont li�s dans le noyau par des attractions tr�s fortes et lorsque l'on forme un ion, on ne modifie JAMAIS le nombre de protons pr�sents dans le noyau. (Pour rappel, c'est le nombre de protons contenus dans le noyau qui d�termine l'�l�ment !)

I.2. Exp�rience

Nous avons observ� qu'il a donc des esp�ces charg�es dans l'eau. Montrons maintenant que ces ions sont de deux types : soit charg�s positivement (plus de protons que d'�lectrons), soit n�gativement (plus d'�lectrons que de protons).

• Pour ce faire, nous allons faire passer un courant �lectrique dans une solution de CuSO₄ (sulfate de cuivre) et de K₂Cr₂O₇ (dichromate de potassium).

Dans un tube en U rempli d'une solution conductrice (H₂SO₄ 0,5 mol.L^-1), l'on introduit le m�lange d'ions et l'on place ensuite deux �lectrodes de graphite (carbone - comme la mine de ton crayon !). On fait passer un courant �lectrique dans la solution via les �lectrodes (une �lectrode est un mat�riau qui permet le passage du courant). Nous avons donc une �lectrode positive et une n�gative.

• Apr�s 20 minutes, on observe que les ions se sont s�par�s aux deux �lectrodes. L'une montrant une couleur bleue, l'autre orange.
  • Il y a donc bien deux types d'ions diff�rents.

II. D�finitions

II.1. Cation

Un cation est un ion charg� positivement, ce qui signifie que par-rapport � l'atome neutre, il poss�de moins d'�lectrons.

Atome neutre (�l�ment)

Cation (Calcium avec un d�faut d'�lectrons par-rapport � l'atome neutre)

 

II.2. Anion

Un anion est un ion charg� n�gativement, ce qui signifie que par-rapport � l'atome neutre, il poss�de plus d'�lectrons.

Atome neutre (�l�ment)

Anion (Fluor avec un �lectron en plus par-rapport � l'atome neutre)

II.3. Ions polyatomiques

Un ion polyatomique est un ion constitu� de plusieurs (poly) atomes. Le nombre de protons correspond � la somme des protons des atomes pr�sents au sein de l'ion polyatomique et sa charge est d�finie par le nombre d'�lectrons total pr�sents. Exemple : l'ion sulfate est charg� 2-, ce qui signifie qu'il poss�de deux �lectrons de plus que le nombre de protons total.

III. Appliquons la th�orie

IV. Test d'identification des ions en solution

Il existe des tests de reconnaissance d�ions faisant appel � des r�actions chimiques simples qui donnent des produits solides color�s facilement identifiables dans une solution.

Mode op�ratoire

Introduire dans un tube � essai quelques mL de solution contenant des ions que l'on cherche � identifier.

Dans ce tube, introduire quelques gouttes de r�actif testeur.

Interpr�tation des r�sultats

==>  Test de reconnaissance des ions Cuivre (Cu²⁺⁾ : Réactif utilisé la Soude (Hydroxyde de sodium)

En présence de soude, les ions Cu²⁺ forment un précipité bleu.

==>  Test de reconnaissance des ions Zinc (Zn²⁺): Réactif utilisé la Soude (Hydroxyde de sodium)

En présence de soude, les ions Zn²⁺ forment un précipité blanc. Si on met beaucoup de soude, ce précipité se dissout et la solution redevient incolore

==>  Test de reconnaissance des ions Fer II (Fe²⁺): Réactif utilisé la Soude (Hydroxyde de sodium)

En présence de soude, les ions Fe²⁺ forment un précipité vert.

==>  Test de reconnaissance des ions Fer III (Fe³⁺): Réactif utilisé la Soude (Hydroxyde de sodium)

En présence de soude, les ions Fe³⁺ forment un précipité rouille.

==>  Test de reconnaissance des ions Chlorure Cl^-: Réactif utilisé le Nitrate d’argent.

En présence de nitrate d’argent, les ions Cl^- forment un précipité blanc qui noircit à la lumière.

R�sultats exp�rimentaux

� Labruyere Xavier - Test Identification des ions, [en ligne], http://sciencesphysiques.e-monsite.com/pages/fiches-methodes/test-identification-des-ions.html - Avec son aimable autorisation.

Exercices

V. Exercices

Les ions, anions et cations Les ions vs. �l�ments R�serv� � une utilisation strictement priv�e-tous droits de reproduction et de diffusion r�serv�s - (c) L. Miseur - La chimie.net 2012