Les ions

Qu’est-ce qu’un ion ? En taille est-il : En masse est-il : de la même taille qu’un atome ? plus petit ? plus grand ? En masse est-il : de la même masse qu’un atome ? plus petit ? plus grand ? En charge est-il : de la même charge qu’un atome (neutre) ? positif ? négatif ?

Un ion ressemble beaucoup à un atome mais c’est les charges qui diffèrent Alors comment un atome peut se transformer en ion ?

Exemple : atome de sodium 2311Na L’atome contient 11 charges positives (11 protons) dans le noyau. L’atome contient 11 charges négatives aussi (11 électrons) autour du noyau. Car l’atome est neutre

L’ion sodium 2311Na Le noyau de l’ion est identique à celui de l’atome (11 charges positives)

Regardez bien ou plutôt recomptez bien ! L’atome a perdu un électron ! Alors qu’est-ce qui change ? Regardez bien ou plutôt recomptez bien ! Atome Ion 11 électrons 10 électrons L’atome a perdu un électron !

L’ion sodium s’écrit : Na + On garde le même symbole chimique que pour l’atome. « + » car les charges ne se compensent plus. Il y a un excès de charges positives. Un excédent de « une charge » positive pour l’exemple du sodium.

un ion négatif est un atome qui a gagné un ou plusieurs électrons. 1- Définition : un ion positif est un atome qui a perdu un ou plusieurs électrons. On l’appelle cation. Ex : Na+ un ion négatif est un atome qui a gagné un ou plusieurs électrons. On l’appelle anion. Ex : Cl-

Applications Cl (Z=17) Cl- Cu (Z=29) est le cuivre C’est un atome qui a 29 charges positives dans le noyau et 29 électrons. Cu2+ est un ion positif. C’est un cation Le noyau n’a pas changé. Il possède toujours 29 charges positives mais le nombre d’électrons a changé. Il possède 27 charges négatives donc l’atome a perdu 2 électrons. Cl (Z=17) Cl-

Cl (Z=17) est le Chlore. C’est un atome qui a 17 charges positives dans le noyau et 17 électrons. Cl- est un ion négatif. C’est un anion Le noyau n’a pas changé. Il possède toujours 17 charges positives mais le nombre d’électrons a changé. Il possède 18 charges négatives donc l’atome a gagné 1 électron. Fe (Z=26) Fe3+

Fe (Z=26) est le fer. C’est un atome qui a 26 charges positives dans le noyau et 26 électrons. Fe3+ est un ion positif. C’est un cation. Le noyau n’a pas changé. Il possède toujours 26 charges positives mais le nombre d’électrons a changé. Il possède 23 charges négatives donc l’atome a perdu 3 électrons.

2- Liste des principaux ions : Cations (+) Anions (-) Nom Formule Electrons perdus Electrons gagnés Hydrogène H+ 1 Chlorure Cl- Sodium Na+ Hydroxyde OH- Zinc Zn2+ Sulfate SO42- Cuivre Cu2+ nitrate NO3- Aluminium Al3+ carbonate CO32- Fer II Fe2+ hydrogénocarbonate HCO3- Fer III Fe3+ permanganate MnO4- Remarque : il existe des ions monoatomiques et des ions polyatomiques. H+ est monoatomique mais OH- est polyatomique.

3- Les solutions ioniques : Les eaux minérales, mais aussi l’eau de mer, l’eau de la piscine sont des …….….. car elles contiennent des …….. . Ces solutions semblent ……chargées puisqu’on peut les toucher sans problème. Pourtant elles contiennent une infinité …….. . En fait, elles sont toujours…… ………. c’est à dire solutions ioniques ions non d’ions neutres qu ’il y a autant de charges positives que de charges négatives.

Exemple 1 : Solution de chlorure de sodium Na+ ion + : …………….. ion - : ……………… Cl- Une solution ionique étant neutre Na+ Cl-  Formule de la solution : (…….…+………..)

Exemple 2 : Solution de chlorure de fer II Cl- Une solution ionique étant neutre Fe 2+ 2 Cl-  Formule de la solution : (…….…+………..)

Exemple 3 : (2 Al3+ + 3 SO42-) est le ……………………………… sulfate d’aluminium

Notation : Appellation : dans cette notation ( ………… + ………… ) Les parenthèses ( … ) signifient que les ions sont en solution. Le + signifie que les ions sont dissociés. On note au besoin le nombre d’ions présents. Exemple : (Fe2+ + 2Cl-) On commence par écrire l ’ion positif puis l ’ion négatif. Exemple : (Na+ + Cl-) Appellation : on commence toujours par l ’ion négatif. Exemple : chlorure de sodium.

Application : Ecrire la formule des solutions suivantes : l’hydroxyde de sodium ; le sulfate de zinc ; le nitrate de fer II ; le sulfate de fer III. (Na+ + OH-) (Zn2+ + SO42-) (Fe2+ + 2NO3-) (2Fe3+ + 3SO42-)

Trouver les noms des solutions suivantes : (2Na+ + SO42-) sulfate de sodium. (2Na+ + CO32-) carbonate de sodium. (Fe 3+ + 3Cl-) chlorure de fer III

4- Identification des ions en solution  L'expérience montre que la coexistence de certains ions libres n'est pas possible au sein d'une même solution.  S'ils sont mis en présence, ces ions ……………………..et forment un ………… non soluble qu'on appelle …………….. .  La ………………. du précipité est ……………………. s’associent solide précipité couleur caractéristique de l’ion qui le forme

Mettre quelques gouttes de soude ou hydroxyde de sodium a) – Identification d’ions métalliques : Fe2+ ; Fe3+ ; Al3+ ; Zn2+ ; Cu2+ Mode opératoire : Mettre quelques gouttes de soude ou hydroxyde de sodium (Na+ + HO-) dans une solution contenant des ions métalliques.

Formule ion Test Observation Cu 2+ Il y a formation d’un précipité ……………..… Equation bilan: ………. + ………….  ………….…. Fe 2+ Fe 3+ Zn 2+ Al 3+

Formule ion Test Observation Cu 2+ Il y a formation d’un précipité bleu Equation bilan: Cu 2+ + 2 OH-  Cu(OH)2 Fe 2+ Il y a formation d’un précipité vert Equation bilan: Fe 2+ + 2 OH- Fe(OH)2 Fe 3+ Il y a formation d’un précipité rouille Equation bilan: Fe 3+ + 3 OH- Fe(OH)3 Zn 2+ Il y a formation d’un précipité blanc Equation bilan: Zn 2+ + 2 OH-  Zn(OH)2 Al 3+ Equation bilan: Al 3+ + 3 OH-  Al(OH)3 Soude solution contenant des ions Zn2+ des ions Cu 2+ des ions Fe3+ des ions Al 3+ des ions Fe2+

Mettre quelques gouttes de nitrate d’argent b) – Identification des ions halogénures : Ex : l’ion chlorure Cl- Mode opératoire : Mettre quelques gouttes de nitrate d’argent (Ag+ +NO3-) dans une solution contenant des ions chlorures. Observation : Il se forme un précipité …………….. blanc qui noircit à la lumière