H.S.2.2.C Comment établir la composition d’un liquide courant.
Les éléments chimiques: L'ion.

Auteur: Daniel GENELLE (Optimisé pour Mozilla Firefox.)

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I) Le chlorure de sodium.
1) Combinaison du chlore et du sodium dans le chlorure de sodium :
II) Les ions monoatomiques
1) Les anions
2) Les cations
III) les ions polyatomiques
1) les anions
2) Les cations
IV) Les édifices ioniques
V) Oxydation et réduction
1) Expérience:
2) Explication:
3) Définition:
VI) Exercices
1) Exercice N°1:
1) Exercice N°2:

I) Le chlorure de sodium:

Le chlorure de sodium est le nom scientifique du sel de cuisine. Il contient les éléments chlore et sodium.

1) Combinaison du chlore et du sodium dans le chlorure de sodium :

Représentation des deux éléments : ${}_{11}^{23}{Na}$ et ${}_{17}^{35}{Cl}$

Nous avons vu dans le chapitre précédent que les atomes doivent saturer leur couche électronique externe pour être stables. Pour former une molécule, les atomes de chlore et de sodium vont devoir mettre en commun un ou plusieurs électrons. Or le maximum d’électrons que pourra apporter le sodium est l’unique qu’il possède sur sa couche m. L’atome de chlore qui partagera cet électron aura bien saturé sa dernière couche à 8 électrons, le sodium n’en possédera malgré tout que deux …

Ce n’est donc pas le type de liaison possible entre ces deux atomes, nous n’aurons pas une molécule. En réalité, l’atome de sodium va perdre son unique électron de la couche m, cette couche m par obligation va donc disparaître. L’atome de chlore quant à lui va récupérer cet électron. Chaque atome a atteint son niveau de stabilité en ayant chacun sa dernière couche saturée.

Effectuons maintenant le bilan des charges pour chacun des atomes nouvellement constitué.
Rappel : Un atome est électriquement neutre, les seuls éléments chargés sont les électrons (-) et les protons (+). Il y a donc dans un atome autant d’électrons que de protons.

Pour le sodium Na : Il perd   1   électron, il lui en reste   10   et possède toujours   11   protons.

Pour le chlore Cl : Il gagne   1   électron, il en possède désormais   18   pour   17   protons.

Les atomes ne sont plus électriquement neutres, le sodium est devenu positif et le chlore négatif. On dit que le sodium est l’ion positif   Na⁺   et le chlore l’ion négatif   Cl^-  .

Règle :Un atome peut perdre ou gagner un ou plusieurs électrons afin d’être stable. Il devient un ion positif (que l’on appelle cation) ou négatif (que l’on appelle anion).

Exercice: Compléter le tableau en donnant la composition de l'atome et de l'ion.

Composition de l'atome et de l'ion
	Nombre d'électrons	Nombre de protons	Nombre de neutrons
${}_{12}^{24}{Mg}$
Mg²⁺

II) Les ions monoatomiques:

Les ions monoatomiques sont obtenus à partir d’un seul atome par perte ou gain d’un ou plusieurs électrons.

1) Les anions:

Cl^-	Ion chlorure	Cl + e^- --->Cl^-		I^-	Ion iodure	I + e^- --->I^-
Br^-	Ion bromure	Br + e^- --->Br^-		S^2-	Ion sulfure	S + 2e^- --->S^2-

2) Les cations:

H⁺	Proton	H --->H⁺ + e^-	Cu²⁺	Ion cuivreux	Cu --->Cu²⁺ + 2e^-
Na⁺	Ion sodium	Na --->Na⁺ + e^-	Zn²⁺	Ion zinc	Zn --->Zn²⁺ + 2e^-
K⁺	Ion potassium	K --->K⁺ + e^-	Fe³⁺	Ion ferrique	Fe --->Fe³⁺ + 3e^-
Fe²⁺	Ion ferreux	Fe --->Fe²⁺ + 2e^-	Al³⁺	Ion aluminium	Al --->Al³⁺ + 3e^-

III) Les ions polyatomiques:

Un ion polyatomique est un édifice chimique électriquement chargé formé de plusieurs atomes liés entre eux par des liaisons de covalence.

1) Les anions:

OH^-	Ion hydroxyde	MnO₄^-	Ion permanganate
NO₃^-	Ion nitrate	SO₄^2-	Ion sulfate
CO₃^2-	Ion carbonate

2) Les cations:

H₃O⁺	Ion hydronium		NH₄⁺	Ion ammonium

IV) Les édifices ioniques:

Ce sont des composés formés par l’assemblage de plusieurs ions.
Le nombre d’ions de chaque espèce est tel que les charges s’équilibrent pour donner un composé ionique neutre globalement. Les composés ioniques sont formés de motifs élémentaires placés côte à côte et dont l’ensemble constitue un cristal.
Il n'y a plus de liaisons covalentes, les ions de charges opposées s'attirent mutuellement.

V) Oxydation et réduction:

1) Expérience:

Pour réaliser l'expérience, il suffit de cliquer sur la bouteille contenant la solution ionique, puis de cliquer sur la lame que l'on souhaite y ajouter. Le résultat de l'expérience est visuel.

On plonge une lame de fer dans une solution de sulfate de cuivre II (SO₄^2- et Cu²⁺).

Au bout de quelques instants, on constate que :
- la solution bleue se décolore.
- le fer se décompose partiellement.
- il se forme un dépôt rougeâtre sur la lame de fer.

2) Explication:

L’élément fer :
Avant la réaction chimique, il était sous la forme d’atome Fe.
Après la réaction chimique, on le retrouve sous la forme d’ions Fe²⁺.
Fe --> Fe²⁺ + 2 e^-
Le fer a été oxydé.
L’élément cuivre :
Avant la réaction chimique, il était sous la forme Cu²⁺.
Après la réaction chimique, on le retrouve sous la forme d’atome Cu.
Cu²⁺ + 2 e^- --> Cu
Le cuivre a été réduit.

3) Définition:

- Un élément subit une oxydation s’il perd un ou plusieurs électrons.
- Un élément subit une réduction s’il gagne un ou plusieurs électrons.
- Une réaction chimique qui donne lieu à un transfert d’électrons d’un élément vers un autre s’appelle une réaction d’oxydoréduction.

VI) Exercices:

1) Exercice N°1:

Exercice N°1: Compléter le tableau en cochant les cases qui correspondent à la réalité.

Atomes, ions ou molécules ?
	Atome	Cation	Anion	Molécule
Cl^-
SO₄^2-
CH₄
H
Cu
Ba²⁺
O₂
CO₂

2) Exercice N°2:

Exercice N°2: Compléter le tableau en cochant les cases qui correspondent à la réalité.

Cation, anion, ions mono ou polyatomique ?
	Cation	Anion	Ion monoatomique	Ion polyatomique
Ca²⁺
SO₄^2-
Mg²⁺
HCO₃^-
Na⁺
Cl^-
K⁺
NO₃^-
Be²⁺
Br^-

I) Le chlorure de sodium:

Le chlorure de sodium est le nom scientifique du sel de cuisine. Il contient les éléments chlore et sodium.

1) Combinaison du chlore et du sodium dans le chlorure de sodium :

Représentation des deux éléments : Na 11 23 et Cl 17 35

II) Les ions monoatomiques:

Les ions monoatomiques sont obtenus à partir d’un seul atome par perte ou gain d’un ou plusieurs électrons.

1) Les anions:

2) Les cations:

III) Les ions polyatomiques:

Un ion polyatomique est un édifice chimique électriquement chargé formé de plusieurs atomes liés entre eux par des liaisons de covalence.

1) Les anions:

2) Les cations:

IV) Les édifices ioniques:

V) Oxydation et réduction:

1) Expérience:

On plonge une lame de fer dans une solution de sulfate de cuivre II (SO42- et Cu2+).

Au bout de quelques instants, on constate que : - la solution bleue se décolore. - le fer se décompose partiellement. - il se forme un dépôt rougeâtre sur la lame de fer.

2) Explication:

3) Définition:

VI) Exercices:

1) Exercice N°1:

2) Exercice N°2:

Représentation des deux éléments : ${}_{11}^{23}{Na}$ et ${}_{17}^{35}{Cl}$

On plonge une lame de fer dans une solution de sulfate de cuivre II (SO₄^2- et Cu²⁺).

Au bout de quelques instants, on constate que :
- la solution bleue se décolore.
- le fer se décompose partiellement.
- il se forme un dépôt rougeâtre sur la lame de fer.