Les ions dans les solutions

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1 Les ions dans les solutions En classe de 5, on extrait les substances dissoutes des eaux minérales; on utilise le papier ph pour déterminer l'acidité d'une solution; En 3, nous avons appris que ces substances sont des ions mais comment déterminer la présence de ces ions? 1. Tests de reconnaissance des ions 1ère approche: La des ions en solution aqueuse (le solvant est de l'eau) peut donner une première indication 2ème approche: Certains ions placés sur un support dans une peuvent colorer la 3ème approche: L'expérience montre que la coexistence de certains ions n'est pas possible au sein d'une même solution; s'ils sont mis en présence, ils forment un composé solide non soluble qu'on appelle précipité. On dit aussi que les ions sont incompatibles!. La et la texture des précipité sont une méthode de reconnaissance. 1.1 La des solutions ioniques aqueuses (le solvant est l eau) Tube 1: Tube 2: Tube 3: Tube 4: sulfate de cuivre: sulfate de fer II: chlorure de fer III: chlorure de sodium: bleue verte pâle marron incolore 1.2 Identification de l'ion chlorure Cl - Manipulation: On verse quelques gouttes de nitrate d'argent dans la chlorure de sodium (eau salée). Il se forme un précipité blanc de chlorure d'argent qui peu à peu noircit à la lumière. chlorure Cl - ion argent Ag + précipité 1.3 Identification de l'ion sodium Na + précipité blanc qui noircit Manipulation: On trempe un fil de fer dans la chlorure de sodium (eau salée). La prend une teinte jaune caractéristique des ions sodium. Page 1

2 identification ion sodium Na + test jaune 1.4 Identification de l'ion cuivre II Cu 2+ Manipulation: On verse quelques gouttes d'hydroxyde de sodium (soude) dans la sulfate de cuivre. Il se forme un précipité bleu azur. cuivre Cu 2+ ion hydroxyde OH - précipité précipité bleu azur 1.5 Identification des ions fer II Fe 2+ et fer III Fe 3+ Manipulation: On verse quelques gouttes d'hydroxyde de sodium (soude) dans la sulfate de fer II et de chlorure de fer III. Il se forme un précipité vert foncé pour le fer II et un précipité rouille pour le fer III. fer II Fe 2+ ion hydroxyde OH - précipité précipité vert foncé fer III Fe 3+ ion hydroxyde OH - précipité précipité rouille 1.6 tableau de synthèse Tests test à la soude : ion réactif OH - test au nitrate d'argent Couleur du précipité vert rouille bleu blanc test à la jaune ion identifié Fe 2+ Fe 3+ Cu 2+ Cl - Na + 2. Solutions Acides ou Basiques Exemples types : Acide chlorhydrique (HCl) et soude (hydroxyde de sodium : NaOH) La solution d'acide chlorhydrique est un liquide incolore, stockée soit dans des bouteilles en verre ou en plastique. (ph << 7 ; PH = 1 si non diluée) La soude se trouve sous formes de pastilles blanches solides. pour obtenir une solution (ph >> 7 ; PH = 14 si non diluée), il faut la dissoudre dans un solvant. 2.1 Le ph des solutions aqueuses acides ou basiques Le ph, ou potentiel Hydrogène, d'une solution est une grandeur sans unité qui précise le caractère acide (ph<7) neutre (ph=7) ou basique (ph>7) d'une solution. Pour mesurer le ph, on peut utiliser le papier ph ou le phmètre. La coloration du papier ou la valeur indiquée par le phmètre Page 2

3 utilisé dépend de la concentration en ions hydrogène H + et hydroxyde OH - mesurer le ph) (voir comment test du ph ph <7 ph >7 ions majoritaires identifiés ions hydrogène H + ions hydroxyde OH -! remarque! : Une solution chimiquement neutre ( ph = 7 ) contient autant d'ions hydrogène que d'ions hydroxyde parmi un très grand nombre de molécules d'eau (4 molécules d eau sur 1 milliard se dissocient en ions H + et OH - ) 2.2 Détermination des ions présents dans les solutions d'acide chlorhydrique et d'hydroxyde de sodium (soude) Rechercher selon une démarche expérimentale la composition chimique des deux solutions Situation du (enquête) Formulation d hypothèses (présomptions) Que contiennent les solutions d'acide chlorhydrique et d'hydroxyde de sodium? H1: le solvant de cette solution est-il de l'eau? H2: Cette solution conduit-elle le courant? contient -elle des ions? H3: Si c'est un acide quelle est la valeur du ph? vérifions aussi celle de la soude. Déterminons la présence des ions H + et OH - H4: vérifions la présence des ions chlorure et ceux des ions sodium H1: test du sulfate de cuivre anhydre; Le sulfate de cuivre devient bleu au contact des deux solutions. Vérifications expérimentales des hypothèses (preuves) Analyse des résultats (dénouement) H2: test de conduction des solutions aqueuses. L'ampèremètre indique une valeur significative de l'intensité.(voir conduction des liquides ) H3: Le ph de la solution acide est ph=2 (acide), celui de la soude ph=10 (base). H4: En plaçant la tige de fer dans la, on obtient une coloration jaune lorsque celle-ci est plongée dans la soude. (test ion sodium) En ajoutant quelques gouttes de nitrate d'argent dans les deux solutions, il y a formation d'un précipité blanc pour la solution acide. (test ion chlorure) Les deux solutions sont des solutions aqueuses (solvant = eau), elles sont conductrices et contiennent des ions. La solution acide contient des ions hydrogène H + et des ions chlorure Cl -, la soude contient des ions hydroxyde OH - et des ions sodium Na +. Réponse au Formules chimiques des solutions La solution aqueuse d'acide chlorhydrique contient des molécules d'eau, des ions hydrogène et des ions chlorure; Page 3

4 Réponse au sa formule est: H + + Cl - La solution aqueuse d'hydroxyde de sodium (soude) contient des molécules d'eau, des ions hydroxyde et des ions sodium; sa formule est : Na + + OH - 3. Le danger des solutions acides ou basiques - Dilution. La manipulation d'acides et de bases présente un danger pour les utilisateurs et pour l'environnement. Les solutions vendus dans le commerce sont concentrées, la dilution a pour effet de les rendre moins acide ou moins basique ( ph plus proche de 7). Toujours ajouter l acide ou la base dans l eau! (et non l inverse!) jeu de mots à retenir : «Pas d eau ( o ) dans l acide» Rechercher selon une démarche expérimentale les variations du ph lors de la dilution d une solution Situation du (enquête) Formulation d hypothèses (présomptions) Vérifications expérimentales des hypothèses Quel est l effet de la dilution sur le ph d'une solution acide ou basique? H1: le ph peut augmenter H1: le ph peut diminuer H1: le ph ne varie pas Pour diluer 10, 100, 1000 fois une solution on prend successivement 1mL de solution à diluer et on complète avec 10 ml d eau distillée On mélanger puis on remplit la pipette avec la nouvelle solution pour la rincer avant de prélever une goutte pour le test ph. (preuves) On recommence depuis le départ en prenant 1mL de la nouvelle solution diluée pour la diluer de test à "la touche" de nouveau. la solution diluée. Page 4

5 Tube départ Dilution 10 fois Dilution 100 fois Dilution 1000 fois ph de la Solution acide ph de la solution basique Analyse des résultats (dénouement) Réponse au Le ph augmente lorsqu on dilue une solution acide. Le ph diminue lorsqu on dilue une solution basique. Quantitativement, lorsqu on dilue 10 fois une solution, son ph varie d'une unité environ. Lorsqu on dilue une solution acide ou basique son ph s approche de 7 c est à dire celui du ph neutre (presque autant d H + que d OH - ) Page 5

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