Chapitre 3 Conduction électrique des solutions acqueuses

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Laure Grégoire
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Chapitre 3 Conduction électrique des solutions acqueuses OBJECTIFS Montrer que certaines solutions aqueuses conduisent le courant électrique.

Reconnaître un ion d après sa formule ACCROCHE «le réseau ferroviaire du nord de la France est paralysé, dans un épais brllard, par une tempête qui recouvre les isolateurs de cristaux de sel

1 Chapitre 3 Conduction électrique des solutions acqueuses OBJECTIFS Montrer que certaines solutions aqueuses conduisent le courant électrique. Interpréter la conduction du courant par certaines solutions aqueuses. Reconnaître un ion d après sa formule ACCROCHE «le réseau ferroviaire du nord de la France est paralysé, dans un épais brllard, par une tempête qui recouvre les isolateurs de cristaux de sel provoquant ainsi de nombreux court-circuit et la disjonction des ligne électrique» Libération Octobre 2002 L étiquette de cette eau minérale nous informe sur sa teneur en ions. Qu est ce qu un ion, un cation, un anion? Article de journal : Le sel est-il vraiment en cause dans cette avarie? I/ Experience 1 : Toutes les solutions aqueuses sont-elles conductrices? Réalise le montage ci-dessus comportant un générateur, une D.E.L. et deux tiges en graphite (électrodes) qui plongent dans un bêcher pouvant contenir différentes solutions aqueuses à tester.

1/ Recopie ce tableau et note, pour chaque solution introduite dans le bêcher, l'éclat de la D.E.L 2/ Quelles solutions conduisent le courant électrique? La D.E.L ne s éclaire ni avec l eau distillée, ni avec la solution aqueuse de saccharose (eau sucrée).

2 1/ Recopie ce tableau et note, pour chaque solution introduite dans le bêcher, l'éclat de la D.E.L 2/ Quelles solutions conduisent le courant électrique? La D.E.L ne s éclaire ni avec l eau distillée, ni avec la solution aqueuse de saccharose (eau sucrée). Elle brille avec une eau minérale, ainsi qu avec les solutions aqueuses de sulfate de cuivre ou de chlorure de sodium. Solution Eau distillée Eau minérale Eau du robinet Eau sucrée Eau salée (chlorure de sodium) Solution de sulfate de cuivre Éclat de la D.E.L. non CONCLUSION : Toutes les solutions aqueuses ne sont pas conductrices du courant électrique. L eau déminéralisée ne conduit pas l électricité. II/ Expérience 2 : Quelle est la nature du courant dans une solution aqueuse? Réalise le montage ci-dessus et dépose au centre de la bande de papier-filtre, imbibée d'eau salée, un cristal de sulfate de cuivre et un cristal de permanganate de potassium.

La tâche qui s étire du côté de la borne négative est la tâche bleue (ions cuivre II) La tâche qui s étire du côté de la borne positive est la tâche violette (ions permanganate) 2/ Dans quels sens se

3 Photo réalisée au début de l'expérience. Les cristaux sont posés sur le papier-filtre. Photo à la fin de l'expérience. QUESTIONS / REPONSES 1/ Quelle est la couleur de la tache qui s'étire du côté de la borne négative du générateur? Du côté de la borne positive? La tâche qui s étire du côté de la borne négative est la tâche bleue (ions cuivre II) La tâche qui s étire du côté de la borne positive est la tâche violette (ions permanganate) 2/ Dans quels sens se déplacent les ions cuivre (II)? les ions permanganate? Les ions cuivre II se déplacent de la borne + vers la borne Les ions permanganate se déplacent de la borne vers la borne + 3/ Déduire le signe des ions cuivre (II)? des ions permanganate? Les ions cuivre II sont attirés par la borne moins. Ils sont donc chargés positivement. Les ions permanganate sont attirés par la borne plus. Ils sont donc chargés négativement. CONCLUSION : Le courant électrique dans les solutions ioniques est dû à un déplacement d ions. Les ions positifs se déplacent de la borne + vers la borne dans le sens conventionnel du courant. Les ions négatifs se déplacent en sens inverse. III/ Activité documentaire Comment se forme un ion? QUESTIONS / REPONSES 1/ Indique le nom de l ion de formule Ca 2+ Il s agit de l ion calcium 2/ Indique la formule de l ion fluorure F - 3/ Indique les noms et les formules de trois ions positifs et de trois ions négatifs contenus dans cette eau minérale. Ions positifs : Ions négatifs Potassium : K + - Nitrates : NO 3 Sodium : Na + - Bicarbonates : HCO 3 Calcium : Ca Sulfates : SO 4

4 4/ L ion magnésium s est formé à partir d un atome de magnésium ayant perdu deux électrons. Comment se sont formés les ions calcium et fluorure? L ion calcium est formé à partir d un atome de calcium ayant perdu DEUX électrons L ion fluorure est formé à partir d un atome de fluor ayant gagné UN électron. 5/ Quel noms donne-t-on à la famille des ions négatifs et des ions positifs? Les ions positifs sont appelé cations et les ions négatifs anions CONCLUSION : La conduction du courant dans une solution est due à la présence d ions. Un ion négatif provient d un atome ou d un groupe d atomes ayant gagné des électrons. Il est chargé négativement. Un ion positif provient d un atome ou d un groupe d atomes ayant perdu des électrons. Il est chargé positivement Exemple : la solution de sulfate de cuivre CuSO 4 (neutre électriquement) contient L ion positif cuivre : Cu 2+ (cation) L ion négatif sulfate : SO 4 2- (anion) IV/ Démarche d investigation Voir document CONCLUSION : Les solides ioniques ne conduisent pas le courant électrique, mais les solutions en dissolvant un solide ionique dans l eau sont conductrices (eau salée par exemple)

5 Cette étiquette indique qu'une eau minérale contient des particules appelées ions, dont le nom et la formule sont précisés. Certaines formules chimiques portent une indication + (ou 2+); d'autres une indication - (ou 2-) : il s'agit de leur charge électrique. Il existe donc deux types d'ions : les uns chargés positivement, les autres négativement. Par exemple, l'ion sodium de formule Na + provient d'un atome de sodium Na qui a perdu un électron. L'électron étant chargé négativement et l'atome n'étant pas chargé, l'ion sodium est chargé positivement. L'ion chlorure de formule Cl - provient d'un atome de chlore Cl qui a gagné un électron. L'électron étant chargé négativement et l'atome n'étant pas chargé, l'ion chlorure est donc chargé négativement. ion : particule chargée formée à partir d'un atome ou d'un groupe d'atomes qui a perdu ou gagné un ou plusieurs électrons. 1/ Indique le nom de l ion de formule Ca 2+ 2/ Indique la formule de l ion fluorure 3/ Indique les noms et les formules de trois ions positifs et de trois ions négatifs contenus dans cette eau minérale. 4/ L ion magnésium s est formé à partir d un atome de magnésium ayant perdu deux électrons. Comment se sont formés les ions calcium et fluorure? 5/ Quel noms donne-t-on à la famille des ions négatifs et des ions positifs?

6 Cette étiquette indique qu'une eau minérale contient des particules appelées ions, dont le nom et la formule sont précisés. Certaines formules chimiques portent une indication + (ou 2+); d'autres une indication - (ou 2-) : il s'agit de leur charge électrique. Il existe donc deux types d'ions : les uns chargés positivement, les autres négativement. Par exemple, l'ion sodium de formule Na + provient d'un atome de sodium Na qui a perdu un électron. L'électron étant chargé négativement et l'atome n'étant pas chargé, l'ion sodium est chargé positivement. L'ion chlorure de formule Cl - provient d'un atome de chlore Cl qui a gagné un électron. L'électron étant chargé négativement et l'atome n'étant pas chargé, l'ion chlorure est donc chargé négativement. ion : particule chargée formée à partir d'un atome ou d'un groupe d'atomes qui a perdu ou gagné un ou plusieurs électrons. 1/ Indique le nom de l ion de formule Ca 2+ 2/ Indique la formule de l ion fluorure 3/ Indique les noms et les formules de trois ions positifs et de trois ions négatifs contenus dans cette eau minérale. 4/ L ion magnésium s est formé à partir d un atome de magnésium ayant perdu deux électrons. Comment se sont formés les ions calcium et fluorure? 5/ Quel noms donne-t-on à la famille des ions négatifs et des ions positifs?

8 ATOME MAGNESIUM ION MAGNESIUM 12 Mg Mg magnésium Ion magnésium Mg Mg Nombre de charges positives (protons) : Nombre de charges négatives (électrons) : Nombre de charges positives (protons) : Nombre de charges négatives (électrons) : Charge de l atome Charge de l ion ATOME FLUOR ION FLUORURE 9 F F fluor Ion fluorure F Nombre de charges positives (protons) : Nombre de charges négatives (électrons) : Nombre de charges positives (protons) : Nombre de charges négatives (électrons) : Charge de l atome Charge de l atome F

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