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Caractérisation de quelques ions - 2nd S

Classe:

Seconde

Les composés sont constitués d'ions positifs, ou cations et d'ions négatifs ou anions

Dans les solutions aqueuses ioniques, les ions sont hydratés et dispersés, les propriétés des solutions ioniques étant celles des ions qui les constituent

La caractérisation (ou l'identification) fait partie des méthodes d'analyse qualitative très utilisée en chimie

I. Tests d'identification des anions et des cations

1. Identification de quelques cations

1.1 L'ion $Ag^{+}$

Versons quelques gouttes d'une solution aqueuse de chlorure de sodium dans un tube à essai contenant une solution de nitrate d'argent

On observe la formation d'un précipité blanc de chlorure d'argent qui noircit à la lumière

L'équation de la réaction s'écrit :

$(Ag^{+}+NO_{3}^{-})+(Na^{+}+Cl^{-})\longrightarrow AgCl+Na^{+}+NO_{3}^{-}\\$

ou $Ag^{+}+Cl^{-}\longrightarrow AgCl$

L'ion $Cl^{-}$ est le réactif de l'ion $Ag^{+}$ ; $Ag^{+}$ l'ion est également le réactif de l'ion $Cl^{-}$

1.2 L'ion baryum $Ba^{2+}$

On ajoute quelques gouttes d'une solution aqueuse de sulfate dans un tube à essais contenant une solution de chlorure de baryum.

On observe la formation d'un précipité blanc de sulfate de baryum

L'équation de la réaction s'écrit :

$(Ba^{2+}+2Cl^{-})+(2Na^{+}+SO_{4}^{2-})\longrightarrow BaSO_{4}+2(Na^{+}+Cl^{-})\\$

ou $Ba^{2+}+SO_{4}^{2-}\longrightarrow BaSO_{4}$

L'ion $SO_{4}^{2-}$ est le réactif de l'ion $Ba^{2+}$ ; $Ba^{2+}$ l'ion est également le réactif de l'ion $SO_{4}^{2-}$

1.3 Les ions cuivre $II$ et sodium : test à la flamme

Présentons dans une flamme, une baguette de verre préalablement trempé dans une solution de chlorure de sodium

On observe une flamme jaune caractéristique dans le cas du sodium et une flamme bleu-vert dans le cas du cuivre

La couleur de la flamme permet d'identifier certains ions : c'est le cas du cuivre et du sodium

1.4 Les ions Fer $II$, Fer $III$, Cuivre $II$ et Zinc

Versons quelques gouttes d'hydroxyde de sodium dans les tubes à essais contenant du sulfate de fer $II$, du chlorure de fer $III$, du sulfate de zinc et sulfate de cuivre $II$

On observe la formation des précipités d'hydroxydes métalliques colorés

Les équations des réactions respectives sont :

$$Fe^{2+}\ +\ 2OH^{-}\ \longrightarrow\ Fe(OH)_{2}$$

$$Fe^{3+}\ +\ 3OH^{-}\ \longrightarrow\ Fe(OH)_{3}$$

$$Zn^{2+}\ +\ 2OH^{-}\ \longrightarrow\ Zn(OH)_{2}$$

$$Cu^{2+}\ +\ 2OH^{-}\ \longrightarrow\ Cu(OH)_{2}$$

Remarque

Si on ajoute une quantité trop importante d'hydroxyde de sodium dans le tube l'hydroxyde de zinc, on aboutit à une redissolution du précipité.

Il se forme un ion complexe : l'ion zincate, soluble dans l'eau

2. Identification de quelques anions

2.1 L'ion carbonate $CO_{3}^{2-}$

Versons quelques gouttes d'une solution d'acide chlorhydrique dans un tube contenant du carbonate de calcium

Il se dégage un gaz qui trouble l'eau de chaux : le dioxyde de carbone

L'équation de la réaction s'écrit :

$$CO_{3}^{2-}\ +\ H_{3}O^{+}\ \longrightarrow\ CO_{2}\ +\ H_{2}O$$

2.2 L'ion nitrate $NO_{3}^{-}$

Versons dans un tube à essai quelques de nitrate de sodium.

Introduisons un petit copeau de cuivre, puis quelques gouttes d'une solution d'acide sulfurique

Nous observons que la solution se teinte en bleu et qu'un gaz se dégage.

En plaçant le tube devant une feuille blanche, nous constatons que le tube se remplit de vapeurs rousses

Les ions nitrates ont réagi avec le cuivre pour donner des ions cuivre $II.$

Les vapeurs rousses sont du dioxyde d'azote

2.3 L'ion phosphate $PO_{4}^{3-}$

II. Tableau récapitulatif des tests spécifiques à certains ions

1. Les cations

$$\begin{array}{|l|l|l|} \hline \text{Ion à identifier}&\text{Réactif à utiliser}&\text{Résultat du test}\\ \hline Mg^{2+}&\text{Solution d'hydroxyde}&\text{Précipité blanc}\\ &\text{de sodium }NaOH&\text{floconneux}\\ \hline Ca^{2+}&\text{Solution d'oxalate}&\text{Précipité blanc}\\ &\text{d'ammonium }(NH_{4})_{2}C_{2}O_{4}&\\ \hline Cu^{2+}&\text{Solution d'hydroxyde}&\text{Précipité bleu}\\ &\text{de sodium }NaOH&\\ \hline Fe^{2+}&\text{Solution d'hydroxyde}&\text{Précipité vert}\\ &\text{de sodium }NaOH&\\ \hline Fe^{3+}&\text{Solution d'hydroxyde}&\text{Précipité rouille}\\ &\text{de sodium }NaOH&\\ \hline Zn^{2+}&\text{Solution d'hydroxyde}&\text{Précipité bleu}\\ &\text{de sodium }NaOH&\\ \hline \end{array}$$

2. Les anions

$$\begin{array}{|l|l|l|} \hline \text{Ion à identifier}&\text{Réactif à utiliser}&\text{Résultat du test}\\ \hline Cl^{-}&\text{Solution de nitrate}&\text{Précipité blanc}\\ &\text{d'argent }AgNO_{3}&\text{floconneux qui}\\& &\text{noircit à la lumière}\\ \hline PO^{3-}_{4}&\text{Solution de nitrate}&\text{Précipité jaunâtre}\\ &\text{d'argent }AgNO_{3}&\\ \hline SO^{2-}_{4}&\text{Solution chlorure}&\text{Précipité blanc}\\ &\text{de baryum }BaCl_{2}&\\ \hline S^{2-}&\text{Solution de sulfure}&\text{Précipité noir}\\ &\text{de sodium}&\\ \hline \end{array}$$

Auteur:

Sidy Mouhamed Ndiaye