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Chapitre 2 : Reconnaissance des ions et pH des solutions
Préambule : Ecriture des solutions
Une solution est toujours électriquement neutre : il y a autant de charges + (portées par les ions +) que
de charges – (portées par les ions -)
Nom de la solution
aqueuse
Nom des ions +
(CATIONS)
Nom des ions –
(ANIONS)
Formule de la
solution
Formule
du soluté
dissous
sulfate de cuivre II Ion cuivre II Cu2+ Ion sulfate SO42– (Cu2+ + SO4
2–) CuSO4
chlorure de cuivre II Ion cuivre II Cu2+ Ion chlorure Cl- (Cu2+ + 2 Cl-) CuCl2
sulfate de fer II Ion fer II Fe2+ Ion sulfate SO42– (Fe2+ + SO4
2–) FeSO4
chlorure de fer III Ion fer III Fe3+ Ion chlorure Cl- (Fe3+ + 3 Cl-) FeCl3
Sulfate de fer III Ion fer III Fe3+ Ion sulfate SO42–
(2 Fe3+ +
3 SO42–)
Fe2(SO4)3
sulfate de zinc II Ion zinc Zn2+ Ion sulfate SO42– (Zn2+ + SO4
2–) ZnSO4
chlorure de sodium I Ion Sodium Na+ Ion chlorure Cl- (Na+ + Cl-) NaCl
Chlorure de zinc II Ion zinc Zn2+ Ion chlorure Cl- (Zn2+ + 2 Cl–) ZnCl2
Chlorure
d’aluminium III Ion aluminium Al3+ Ion chlorure Cl- (Al3+ + 3 Cl–) AlCl3
1/ Tests de reconnaissance de quelques ions
A/ TP : test d’identification de quelques ions
On utilise des tests chimiques pour identifier les ions : on dispose de 2 détecteurs :
Noms des ions - Formules
Ion chlorure Cl -
Ion fluorure F -
Ion hydroxyde HO -
Ion nitrate NO3 -
Ion sulfate SO4 2-
Ion permanganate MnO4 -
Ion carbonate CO3 2-
Ion hydrogénocarbonate HCO3 -
Ion hydrogénophosphate HPO4 2-
Noms des ions + Formules
Ion hydrogène H+
Ion sodium Na+
Ion barium Ba2+
Ion calcium Ca2+
Ion potassium K+
Ion zinc Zn2+
Ion argent Ag+
Ion aluminium Al3+
Ion cuivre II Cu2+
Ion Fer II Fe2+
Ion Fer III Fe3+
Solution de nitra te d’a rgent :
contient des ions Ag+ et NO3–
Solution de chlorure de sodium :
contient des ions Na+ et Cl–
Solution de chlorure de baryum :
contient des ions Ba2+ et Cl–
Solution de sulfate de zinc :
contient des ions Zn2+ et SO42–
vidéo
Précipité blanc laiteux qui noircit à la lumière
Cl– a réagit avec Ag+ pour former un
précipité de chlorure d’argent AgCl
Précipité blanc
Ba2+ a réagit avec SO42–pour former un
précipité de sulfate de baryum BaSO4
Cl - On met en évidence la présence d’ions Cl - dans une solution en ajoutant quelques gouttes nitrate
d ’a rge n t .
Tests d’identification de deux ions négatifs (Anions)
SO 4 2 - On met en évidence la présence d’ions
chlorure de baryum
SO4 2- dans une solution en ajoutant quelques gouttes
Réalisation d’un test chimique
verser environ 4 mL de solution à tester
dans un tube à essai. Puis verse 2 mL de
solution « détectrices »
Ecriture d’une solution
Une solution est électriquement neutre. Il y a autant de
charges + que de charges -. L’’écriture d’une solution se
fait sous la forme (cation (ions +) + anion(ions -))
Exemple : solution de chlorure de magnésium :
(ion magnésium Mg2+ et ion chlorure Cl-)
La solution se note : (Mg2+ + 2 Cl-)
Solu tion d’hydroxyde de sodi um
(soude) :
contient des ions Na + et HO-
Précipité bleu
Solution de sulfate de cuivre :
contient des ions Cu 2+ et SO42–
Solu tion d’hydroxyde de sodi um
(soude) :
contient des ions Na + et HO-
Solution de sulfate de fer II :
contient des ions Fe2+ et SO42–
Solu tion d’hydroxyde de sodi um
(soude) :
contient des ions Na + et HO-
Solution de chlorure de fer III :
contient des ions Fe3+ et Cl-
Solu tion d’hydroxyde de sodi um
(soude) :
contient des ions Na + et HO-
Solution de sulfate de zinc :
contient des ions Zn2+ et SO42–
Cu 2+ a réagi avec HO- pour former
un précipité d’hydroxyde de cuivre
Cu(OH)2
Précipité vert
Fe2+ a réagi avec HO- pour former un
précipité d’hydroxyde de fer II Fe(OH)2
Précipité marron
Fe3+a réagi avec HO- pour former un
précipité d’hydroxyde de fer III Fe(OH)3
Précipité blanc
Zn2+ a réagi avec HO- pour former un
précipité d’hydroxyde de zinc II
Zn(OH)2
Cu2+ On met en évidence la présence d’ions Cu2+ dans une solution en ajoutant quelques gouttes de soude.
Tests identification de d’ions positifs (Cations)
Fe2+ On met en évidence la présence d’ions Fe2+ dans une solution en ajoutant quelques gouttes de soude.
Fe3+ On met en évidence la présence d’ions Fe3+ dans une solution en ajoutant quelques gouttes de soude.
Zn2+ On met en évidence la présence d’ions Zn2+ dans une solution en ajoutant quelques gouttes de soude.
Tony Leparoux, professeur de physique-chimie
Application : Panoramix t’appelle à l’aide !
Après avoir collé cette feuille, rédige un compte rendu rapide de tes expériences et donne la composition en ions
des flacons…
Voici les résultats obtenus avec les tests chimiques effectués avec les 2 détecteurs :
Pour préparer ma potion, je me rappelle
que j’ai besoin de ce flacon mais je ne
sais plus ce qu’il y a dedans (l’ étiquette
s’est effacée). C’est une étiquette de la liste
Aide mon druide Panoramix à retrouver la bonne étiquette
Tu lui diras quels ions sont présents dans cette solution et tu lui écriras un petit texte pour
lui expliquer comment tu as fait pour le savoir.
Flacon
Tony Leparoux, professeur de physique-chimie
Résultats :
FLACON 1 FLACON 2
SOUDE Précipité bleu Précipité blanc
Nitrate d’argent Précipité blanc qui noircit à la lumière Précipité blanc qui noircit à la lumière
Composition des flacons :
Flacon 1 Flacon 2
Solution de chlorure de cuivre II : (Cu2+ + 2 Cl-) Solution de chlorure de zinc II : (Zn2+ + 2 Cl–)
B/ Bilan : test d’identification des ions
Nom et
formule de
l’ion
ion fer II
ou ion ferreux
Fe2+
Ion fer III
ou ion ferrique
Fe3+
Ion cuivre
II
Cu2+
Ion zinc II
Zn2+
Ion chlorure
Cl-
Ion aluminium
Al3+
Détecteur
Soude
(Na+ + HO- )
Soude
(Na+ + HO- )
Soude
(Na+ + HO-
)
Soude
(Na+ + HO- )
Nitrate d’argent
(Ag+ + NO3–)
Soude
(Na+ + HO- )
Précipité
(couleur, nom et
formule)
Vert
Hydroxyde de
fer II
Fe(OH)2
Marron
Rouille
Hydroxyde
de fer III
Fe(OH)3
Bleu
Hydroxyde
de cuivre II
Cu(OH)2
Blanc
Hydroxyde
de zinc II
Zn(OH)2
Blanc qui noircit à
la lumière
Chlorure d’argent
AgCl
Blanc
Hydroxyde
d’aluminium
Al(OH)3
Transformation
chimique
Fe2+ + 2 HO-
Fe(OH)2
Fe3+ + 3 HO-
Fe(OH)3
Cu2+ + 2
HO-
Cu(OH)2
Zn2+ + 2 HO-
Zn(OH)2 Ag+ + Cl- AgCl
Al3+ + 3 HO-
Al(OH)3
Schéma du tube
à essais
Image
de
l’exp.
2/ Solutions acides, solutions basiques, pH
A/ Définitions
Comment savoir si une solution est acide ou basique ?
En mesurant son pH
Tony Leparoux, professeur de physique-chimie
Qu’est-ce que le pH ?
C’est le potentiel d’Hydrogène. Il est relié à la concentration en ions hydrogène H+ et en ions
hydroxyde HO- dans une solution.
C’est un nombre sans unité compris entre 0 et 14. Il permet d’évaluer l’acidité ou la basicité d’une solution.
Une solution est « acide » lorsqu’elle contient plus d’ions H+ que d’ions HO-. Son pH est
alors inférieur à 7. Plus le pH est proche de 0, plus la solution est fortement acide : elle contient
beaucoup de H+.
Exemple : Une solution de pH =2 est plus acide qu’une solution de pH = 6
Exemples de solutions acides : Vinaigre, coca-cola®, sucs gastriques, acide des piles, orangina®…
Une solution est « basique » lorsqu’elle contient moins d’ions H+ que d’ions HO-. Son pH
est alors supérieur à 7. Plus le pH est proche de 14, plus la solution est fortement basique : elle
contient beaucoup de HO-
Exemple : Une solution de pH =8 est moins basique qu’une solution de pH = 13
Exemples de solutions basiques : Eau de mer, destop®, Saint-Marc®, bicarbonate de sodium, eau de javel…
De plus en plus de H+
AUTANT de H+ que de HO-
plus de H+ que de HO- moins de H+ que de HO-
pH
0 14
ACIDE BASIQUE
7
NEUTRE
Très acide
Peu acide
Peu basique
Très basique
NEUTRE
De plus en plus de HO-
Tony Leparoux, professeur de physique-chimie
Une solution est « neutre » lorsqu’elle contient autant d’ions H+ que d’ions HO-. Son pH est
alors égal à 7 (difficile à obtenir, on dira « proche de 7)
Exemple : La plupart des eaux minérales ont un pH proche de 7, le sang aussi (7,2)
Quelques liquides et leur pH :
Tony Leparoux, professeur de physique-chimie
Remarque : Il faut savoir que l’échelle de pH n’est pas linéaire : Elle est dite logarithmique. Lorsque l’on
diminue d’une unité de pH (passage de 4 à 3 par exemple), la concentration d’ions H+ est multipliée par 10.
Autre échelle logarithmique : L’échelle de Richter qui mesure la magnitude des séismes : Si on passe d’un tremblement de terre de 5 à 6
sur l’échelle, l’énergie est multipliée par 30 et l’amplitude du mouvement par 10.
B/ TP mesure de pH : « Qui a tué Henri Pavlakov ? »
1/ 1ère
technique d’investigation : le Papier pH
En raison de vos connaissances en chimie, vous êtes chargés de réaliser des tests pour trouver le meurtrier. Pour cela, je vous donne un papier très spécial inventé par mon laboratoire : suite à un simple contact avec un liquide, il peut mesurer l’acidité et indiquer la valeur du pH. Mais attention, il ne peut servir qu’une seule fois et il coûte cher !
Si vous utilisez du matériel, lavez-le bien entre chaque
test à l’eau du robinet (elle a un pH=7 dans le var) et essuyez-
le bien ensuite avec un papier essuie-tout.
Il ne faut surtout pas souiller ou mélanger les liquides entre
eux si vous voulez connaître la vérité !
Bonne chance, signé « Commissaire Berthelot ».
Ce que je vais faire : Décris l’expérience que tu vas faire pour trouver l’assassin : R ( /2)
Déposer une goutte de chaque solution sur le papier pH et comparer à l’échelle de teinte proposée.
, le 2 février 2013
Un grand chercheur, le professeur Henri Pavlakov, a été assassiné hier
matin dans sa chambre, à l’hôtel Best Western de Toulon alors qu’il
était venu assister au colloque des grands scientifiques.
6 suspects présumés sont entre les mains de la gendarmerie, ils
avaient chacun une chambre dans ce même hôtel le soir du meurtre.
Ce sont tous des scientifiques qui participaient, comme la victime, à
ce colloque sur les produits pharmaceutiques de demain. Suite à une
perquisition, la police posséderait 6 échantillons liquides
correspondant aux travaux des 6 suspects. Ces indices semblent
précieux car le commissaire BERTHELOT a déclaré :
- Le maître d’Hôtel qui a trouvé le corps nous a affirmé qu’avant de
mourir, la victime a prononcé une phrase étrange, je cite : « Ah !!!
Mon meurtrier est basique mais pourtant c’est le moins basique de
tous … »
Nous attendons vos analyses, cher élève de 3ème…
Tony Leparoux, professeur de physique-chimie
Je réalise l’expérience et je fais un schéma légendé de mon expérience F ( /2)
Ce que j’observe : Complète les valeurs de pH en dessous des tubes à essai. C ( /2)
Place, sur l’échelle de pH, les lettres correspondant aux suspects + complète les pointillés R (/2)
Ce que je conclus : Qui est le meurtrier ? Justifie Soigneusement ta réponse. R ( /3)
DLe meutrier est le professeur Sanmarcos car c’est le moins basique de tous, donc le pH est la valeur la plus
proche de 7, juste au DESSUS de 7.
2/ 2ème
technique pour confirmer : l’indicateur coloré
DEFINITION : Un indicateur coloré acido-basique est une espèce chimique qui change de
couleur en fonction du pH. On utilisera l’indicateur coloré présent dans le CHOU
ROUGE.
Tony Leparoux, professeur de physique-chimie
Expérience : Verse, un tube à essai, la solution d’un suspect. Ajoute ensuite un peu de jus de chou rouge.
Pour trouver le pH, tu compareras à l’échelle de teintes ci-dessus. F ( /3)
Complète le tableau de résultats C ( /2)
Solution Aqualand Vinaigreau Sanmarcos Javelos Destopos Perrios
Couleur de
l’indicateur
coloré
Bleu Rouge clair Vert Vert clair-
jaune Jaune violet
pH
approximatif 7 3 9 11 14 5
Cette expérience confirme-t-elle le meurtrier ? R ( /1)
Oui, c’est confirmé. On trouve à peu près les mêmes valeurs de pH qu’avec le papier pH
Questions subsidiaires : S ( /3)
1/ Parmi les 6 solutions, quelles sont les solutions acides ? Perrios, vinaigreau
2/ Parmi les 6 solutions, laquelle est la plus acide ? C’est vinaigreau (pH le plus proche de 0)
3/ Parmi les 6 solutions, quelles sont les solutions basiques ? Destopos, Sanmarcos, Javelos.
4/ Parmi les 6 solutions, laquelle est la plus basique ? C’est Destopos (pH le plus proche de 14).
5/ Le coca-cola a un pH de 2. Est-il acide ou basique ? C’est acide
6/ La soude a un pH de 14. Est-elle acide ou basique ? C’est basique
On peut mesurer le pH avec :
Du papier pH
Un indicateur coloré acido-basique comme le jus de chou rouge, qui change de
couleur en fonction du pH. Voici d’autres indicateurs-colorés :
Un pH-mètre : appareil électronique qu’on trempe dans la solution et qui affiche la
valeur du pH.
Tony Leparoux, professeur de physique-chimie
Remarque : Lorsqu’on dilue une solution, on y ajoute beaucoup d’eau pure. Ainsi, cette solution se
rapproche de l’eau pure qui est neutre.
Donc, lorsqu’on dilue une solution, son pH se rapproche toujours de 7.
pH
0 14
ACIDE BASIQUE
7
NEUTRE
Effet de la dilution sur le pH d’une
solution acide
Effet de la dilution sur le pH d’une
solution basique
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