Ion – Conduction électrique dans les solutions aqueuses – 3ème – Cours – Physique – Chimie – Brevet des collèges
- Toutes les solutions aqueuses conduisent-elles le courant électrique ?
- D’où proviennent les électrons et les ions mobiles ?
I. Les ions :
1. Définition :
• Un ion est un atome ou groupe d’atomes qui a perdu ou gagné un ou plusieurs électrons.
• L’atome ou groupe d’atomes qui perd un ou des électrons devient un ion positif appelé cation.
• L’atome ou groupe d’atomes qui gagne un ou des électrons devient un ion négatif appelé anion.
2. Les ions monoatomiques
Exemple des ions sodium :
L’ion sodium correspond à un atome de sodium ayant perdu 1 électron.
L’atome de sodium (Z=11) est constitué de 11 protons et de 11 électrons (charge totale est nulle).
L’ion sodium est composé de 11 protons (+11e) et de 10 électrons (-10e)
Charge totale de l’ion = +11e – 10e = +1e.
On notera l’ion sodium : Na+
Exemple des ions chlorure :
L’ion chlorure est un atome de chlore qui a gagné 1 électron.
L’atome de chlore (Z=17) est constitué de 17 protons et de 17 électrons (charge totale est nulle).
L’ion chlorure est composé de 17 protons (+17e) et de 18 électrons (-18e).
Charge totale de l’ion = +17e – 18e = -1e.
On notera l’ion chlorure : Cl–
Exemple des ions calcium :
L’atome de calcium (Z=20) est constitué de 20 protons et de 20 électrons.
L’ion calcium est un atome de calcium qui a perdu 2 électrons:
On le note Ca2+.
2. Les ions polyatomiques
Ils sont formés par un groupement de plusieurs atomes.
La charge positive ou négative s’applique à l’ensemble des atomes du groupe.
Exemple des ions sulfate:
L’ion sulfate est composé de :
1 atome de soufre et 4 atomes d’oxygène.
L’ensemble porte la charge électrique 2-.
3. Les composés ioniques :
La matière est électriquement neutre.
Un ion positif est toujours proche d’un ion négatif et inversement.
Un ion positif portant la charge (1 + ) sera proche d’un ion négatif portant la charge (1 – ).
Un ion positif portant la charge (2 + ) sera proche d’un ion négatif portant la charge (2 – ) ou proche de 2 ions portant la charge (1 -) car : 2 ( – 1) équilibrent ( 2 + )
Exemple de l’oxyde d’aluminium
L’oxyde d’aluminium contient les ions Al3+ et les ions O2-
Est-ce que 3 + équilibrent 2 – ?
Combien de [3 +] et de [2 – ] pour arriver à cette neutralité électrique ?
Considérons le multiple commun à 2 et à 3 , soit 2 x 3 = 3 x 2 = 6
Formule ionique : ( 2 Al 3+, 3 O 2- )
Formule globale : Al2O3
II. Le courant électrique dans les solutions :
1. Les solutions ioniques sont conductrices.
• L’eau pure, l’eau sucrée ou l’huile contiennent des molécules : ce ne sont pas des solutions conductrices.
• Les solutions qui contiennent des ions (solutions ioniques ) sont des solutions conductrices.
Ex : eau salée, solution de sulfate de cuivre, vinaigre, soude,…
Conclusion :Les solutions aqueuses doivent contenir des ions (particules chargées) pour être conductrices. Les solutions qui ne contiennent que des molécules ne sont pas conductrices.
2. Visualisation du phénomène du courant électrique dans une solution ionique :
On réalise le circuit suivant :
Les ions cuivre Cu2+, de couleur bleue, se sont déplacés dans le sens du courant, vers la borne – du générateur.
Les ions permanganate MnO4–, de couleur violette, se sont déplacés dans le sens opposé à celui du courant, vers la borne +
Conclusion :
- Dans les solutions aqueuses, le courant électrique est dû à un déplacement d’ions.
- Les ions positifs se déplacent dans le sens du courant (vers la borne -) et les ions négatifs dans le sens contraire (vers la borne +).
Remarque :
- Dans un cristal ionique, les ions ne peuvent pas se déplacer.
- Un cristal ionique n’est donc pas un conducteur électrique.
3. schéma récapitulatif :
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