Les électrolytes

Lien avec l’électricité Dans une solution, l’électricité peut circuler à condition qu’on y trouve des ions dissous Les électrolytes sont des substances qui, une fois dissoutes dans l’eau, forment des ions et permettent le passage d’un courant électrique La conductibilité électrique d’une solution est sa capacité à laisser passer le courant électrique

Électrolyte et non-électrolyte Les électrolytes sont des substances qui, une fois dissoutes dans l’eau, permettent le passage du courant électrique Les électrolytes sont des composés ioniques, formés d’un métal avec un non-métal (MgCl2) d’un métal avec un groupe d’atome (NaNO3) d’H avec un non-métal (HBr) d’H avec un groupe d’atome (H2SO4) De NH4 avec non-métal : NH4F De NH4 avec groupe d’atomes : (NH4)2CO3 Un non-électrolyte est un composé moléculaire constitué uniquement d’atomes non-métalliques Les substances solubles dans l’eau qui ne permettent pas le passage du courant électrique sont des non-électrolytes Ex: C12H22O11 CCl4

Les solutions électrolytiques Les solutions qui contiennent un électrolyte se nomment des solutions électrolytiques Plusieurs piles contiennent une solution électrolytique qui permet la circulation interne du courant entre ses 2 bornes Une batterie d’automobile contient une solution électrolytique

dissolution ionique et dissociation électrolytique Lors de la dissolution d’un électrolyte dans l’eau, il se produit une dissolution ionique Les molécules de soluté se détachent les unes des autres Les molécules se brisent ensuite pour former des ions Lorsque la substance dissoute se sépare en 2 ions de charges opposées, on parle alors de dissociation électrolytique (il s’agit d’une transformation physique) Équations de dissociation électrolytique Ex: NaCl(s) → Na+(aq) + Cl-(aq) H2SO4 → 2 H+ + SO42-

La dissolution non électrolytique( moléculaire) (dans l’eau) Les dissolutions sont des transformations physiques La dissolution non électrolytique se produit lors de la dissolution d’un non-électrolyte Les molécules se détachent les unes des autres tout en restant entières Les molécules d’eau ne font qu’entourer celles du soluté, sans les briser en ions Ex: dissolution du sucre p 36

http://www.ostralo.net/3_animations/swf/dissolution.swf http://www.mhhe.com/physsci/chemistry/essentialchemistry/flash/molvie1.swf http://phet.colorado.edu/fr/simulation/sugar-and-salt-solutions

Acides, bases et sels

Les acides Un acide est une substance qui libère des ions H+ en solution aqueuse (un ion négatif également) Les acides (ceux qu’on peut gouter) ont un gout aigre Le papier tournesol rougit au contact d’un acide Les jus de fruits, les boissons gazeuses, les sucs gastriques, l’eau de pluie et le vinaigre sont des exemples de substances acides

Des solutions ou des produits acides

Reconnaitre un acide par sa formule chimique Sa formule chimique a la forme H / non-métal Les acides organiques (comme l’acide acétique) présentent une formule où on retrouve le groupe d’atomes COOH à la fin

Les bases Une base est une substance qui produit des ions OH- lorsque mise en solution aqueuse (un ion positif est également libéré) Les solutions basiques (celles qu’on peut gouter) ont un gout amer et sont glissantes au toucher Les solutions basiques bleuissent le papier tournesol Le sang, l’eau de mer, certains médicaments antiacides pour l’estomac ainsi que plusieurs produits de nettoyage liquides sont des solutions basiques

Des produits basiques

Reconnaitre une base par sa formule chimique La formule chimique d’une base a la forme… Métal - OH ou NH4 - OH L’ammoniac (NH3) fait exception; il s’agit d’une base qu’on dissout dans l’eau et qui donne les ions NH4+ et OH- NH3 + H2O → NH4+ + OH- L’ammoniac se comporte donc comme l’hydroxyde d’ammonium (NH4OH)

Les sels Vaste classe de substances dont la plus connue est le sel de table (NaCl) Ce sont des composés formés par une ou des liaisons entre un ion métallique et un ion non-métallique Ce sont des électrolytes qui libèrent des ions positifs et négatifs autres que H+ et OH- lorsque dissous dans l’eau Les sels solubles dans l’eau se dissocient en ions en solution aqueuse; certains sels sont cependant peu solubles dans l’eau (le carbonate de calcium (CaCO3) par exemple

Reconnaitre un sel par sa formule chimique Métal / non-métal : MgBr2 Métal / groupe d’atomes : Mg(NO3)2 (sauf OH) NH4 / non-métal : NH4Cl NH4 / groupe d’atomes (sauf OH) : (NH4)2SO4

Concentration dilution et pH

La concentration

La concentration d’une solution correspond à la quantité de soluté dissous par rapport à la quantité totale de solution Elle s’exprime en différentes unités … En g/L En pourcentage (%) En parties par millions (ppm) En mol/L

La concentration grammes par litres (g/L) Elle se calcule avec la formule C = m/V C est la concentration en g/L m est la masse de soluté en grammes (g) V est le volume de la solution en litres (L) La concentration grammes par litres (g/L)

La concentration en (%) La concentration % m/V est utilisée pour un soluté solide et un solvant liquide Elle représente le nombre de grammes de soluté par 100 ml de solution La concentration % V/V est utilisée pour un soluté liquide et un solvant liquide Elle représente le nombre de millilitres de soluté par 100 ml de solution La concentration % m/m est utilisée pour un soluté solide et un solvant solide Elle représente le nombre de grammes de soluté par 100 g de solution Ex : les alliages comme l’acier (entre 0,02 % et 2 %) (masse de carbone / masse du mélange) La concentration en (%)

La concentration en ppm La concentration en parties par millions (ppm) correspond au nombre de parties de soluté dissous dans un million de parties de solution Pour un soluté solide et une solution solide 1 ppm = 1 g de soluté / 1 000 000 g de solution ou 1 ppm = 1 g de soluté / 1 000 kg de solution ou 1 ppm = 1 mg de soluté / 1 kg de solution Pour un soluté solide et une solution liquide 1 ppm = 1 g de soluté / 1 000 000 ml de solution ou 1 ppm = 1 g de soluté / 1 000 L de solution 1 ppm = 1 mg de soluté / 1 L de solution La concentration en ppm est utilisée pour mesurer de petites concentrations La concentration en ppm

Exemple de calcul de concentration en ppm Maxim a échappé 0,05 g de phosphate de trilithium (Li3PO4) dans son aquarium. Il contient 25 litres d’eau. Quelle est la concentration de ce sel, en ppm? 1. masse de l’eau en g Puisque la masse volumique de l’eau est de 1 g/ml 1 g/1ml = ? g/25 000 ml rép: 25 000 g 2. Concentration en ppm 0,05 g 25 000 g = ? g 1 000 000 g rép: 2 ppm Exemple de calcul de concentration en ppm

Les dilutions

La dilution est une diminution de la concentration d’une solution par ajout de solvant La relation mathématique entre les concentrations (C) et les volumes (V) avant et après la dilution est la suivante… C1V1 = C2V2 Les indices « 1 » veulent dire avant la dilution Les indices « 2 » veulent dire après la dilution Les dilutions

Le « potentiel hydrogène » Le pH Le « potentiel hydrogène »

L’échelle pH permet de quantifier le degré d’acidité ou d’alcalinité d’une solution Les valeurs du pH varient de « 0 » à « 14 » La solution acide… a un pH < 7 plus son pH est bas, plus la solution est acide La solution neutre… a un pH qui vaut exactement 7 La solution basique (ou alcaline)… a un pH > 7 plus son pH est élevé, plus la solution est basique Une variation de 1 unité de pH signifie une variation d’acidité d’un facteur 10 L’échelle pH