Chapitre 1: LES IONS MÉTALLIQUES - Physique-Chimie Troisième | DigiClass
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LES IONS MÉTALLIQUES

I.  TRANSFORMATION ELECTROCHIMIQUES DU CUIVRE ET L’ION CUIVRE

A. 

Schéma de l’expérience




Observation- interprétation

  • La lampe s’allume : La solution est donc conductrice du courante électrique
  • Dépôt de cuivre à la cathode.
  • La couleur bleue de la solution ne change pas :

Le nombre d’ions $Cu^{2+}$ dans la solution ne varie pas.

Equation aux électrodes

A l’anode : $Cu$ $\rightarrow$ $Cu^+$+$2e^-$

A  la cathode $Cu^2+$ +$2e^-$   $\rightarrow$ $Cu$

Définitions

L’électrolyse c’est l’ensemble des réactions chimiques qui se produisent lors  du passage du courant électrique dans un électrolyte.
On appelle électrolyte une solution conductrice de courant  électrique.

Exemple

Solution de sulfate de cuivre ; eau salée ; eau additionnée de soude.

II.  COURANT ELECTRIQUE DANS LES ELECTOLYTES

A.  Ion

Un ion est un atome ou un groupe d’atomes ayant perdu ou gagné un ou plusieurs électrons

Exemple

$Cu^2+$ ; $Cl^-$

 

B.  Anions et Cations

Un cation (ou ion positif) est un atome ou groupe d’atomes ayant perdu un ou plusieurs électrons

Exemple

$Cu^2+$ ; $Al^{3+}$

 
Un anion (ou ion négatif) est un atome ou groupe d’atomes ayant gagné un ou plusieurs électrons

Exemple

$Cl^-$ ; $SO_{4}^{2-}$

 

C.  Nature du courant électrique dans un électrolyte

Dans un électrolyte le courant  électrique est dû à la migration en sens inverse des cations et des anions.

Remarque : Dans les fils conducteurs (et  dans les métaux) le coutant électrique est dû au déplacement des électrons.

D.  Sens de déplacement des cations dans l’électrolyte .

Au cours de l’électrolyse de la solution aqueuse de sulfate de cuivre les ions $Cu^{2+}$ circulent dans le sens conventionnel du courant électrique.

D’une manière générale au cours d’une électrolyse  les ions positifs de l’électrolyte circulent dans le sens conventionnel du courant électrique.

III.  TRANSFORMATIONS CHIMIQUE DU CUIVRE ET DE L’ION CUIVRE.

A.  Mise en évidence de l’ion cuivre

*En versant de la soude dans une solution contenant des ions cuivre il se forme un précipité bleuâtre d’hydroxyde de  cuivre.

*En versant l’ammoniaque dans une solution contenant des ions cuivre il se forme un précipité bleuâtre d’hydroxyde cuivre .Si l’on continue à verser  l’ammoniaque on obtient un liquide bleu intense appelé eau céleste.

B.  Action de la poudre de fer dans une solution de sulfate de cuivre.

En versant de la poudre de fer dans une solution contenant des ions cuivre on observe un dépôt rouge spongieux sur le fer et une décoloration progressive de la solution.

L’équation bilan de la réaction est :

$Cu^{2+}$+$Fe$ $\rightarrow$ $Cu$ + $Fe^{2+}$

Remarque: Mise en évidence des ions ferreux

Si on verse de la soude dans la solution obtenue, il se forme un précipité verdâtre caractéristique des ions ferreux.

C.  Transformation du cuivre en ion cuivre

En versant de l’acide nitrique sur le cuivre on observe :

  • Un dégagement de vapeurs rousses
  • La disparition du cuivre la solution se coulore en bleu;
  • Le test à la soude ou à l’ammoniaque montre que ce liquide contient des ions cuivre

IV.  GÉNÉRATEUR ÉLECTROCHIMIQUE : LA PILE

A.  La pile Leclanché

Une pile Leclanché comporte trois parties essentielles :

  • Un cylindre en zinc constituant la borne négative ;
  • Une tige centrale de graphite constituant la borne positive ;
  • Un électrolyte qui est le chlorure d’ammonium.

B.  Constituant d’une pile

Une pile est constituée de deux conducteurs différents en contact avec un électrolyte.

C.  Usure d’une pile

Lorsqu’une pile fonctionne elle consomme du zinc

L’équation bilan de cette transformation est $Zn$ $ \rightarrow$  $Zn^{2+}$+$2e^-$

 

D.  Mise en évidence de l’ion zinc

En versant de la soude dans une solution contenant des débris d’une pile usagée, il se forme un précipité blanc caractéristique des ions zinc  $ Zn^{2+}$

V.  QUESTIONS DE COURS

Répondre par vrai ou faux

a) Lors de l’électrolyse de la solution de sulfate de cuivre avec anode en cuivre,le dépôt de cuivre à fait  la cathode suivant l’équation $Cu$  $ \rightarrow $ $Cu^{2+}$ +$2e^-$

b) L’atome de cuivre et l’ion cuivre sont deux espèces chimiques appartenant au meme élément chimique .

c) Les ions se déplacent dans le sens conventionnel du courant électrique

d) Un atome X devient un ion après avoir perdu 2 électrons ;le symbole de l’ion correspondant à cet atome set $x^{2+}$

2) L’atome de fer possède 26 charges positives dans son noyau.

        a) Quel nombre d’électrons possède t-il ?

        b) Quelle sera sa charge(positive ou négative) si on lui arrache 3 électrons ?

        c) Quel nombre d’électrons possède l’ion $Fe^{2+}$?       

3) Combien d’électrons possède l’atome d’oxygène O si l’ion $O^{2-}$ possède 10 électrons ?

4) Définir

  1. Une électrolyse
  2. Un électrolyte
  3. Un ion
  4. Un ion cuivre
  5. Un anion
  6. Un cation

5) Citer les ions courants dans les aliments et l’eau de boisson.

6) Donner la nature du courant électrique dans les électrolytes.

7) Donner le réactif caractéristique de l’ion :

  1. Cuivre ($cu^{2+}$)
  2. Fer ($Fe^{2+}$)
  3. Zinc ($Zn^{2+}$)

8) Donner le sens de déplacement des électrons à l’extérieur de la pile déclenchée.

9) Quel est l’électrolyte dans une pile Leclanché ?