Les ions

I. Les espèces chargées

I.1. Mise en évidence

Observe les étiquettes ci-dessous, repère les différents éléments présents dans cette eau.

Tu auras identifié plusieurs éléments chimiques et symboles déjà connus ... Mais il y a une différence avec les symboles déjà vus !

A côté des symboles des éléments chimiques contenus dans cette eau, apparaît un signe mathématique en exposant (+ ou -). Cela signifie donc que ce ne sont pas les éléments neutres qui sont présents dans cette eau, mais des particules chargées qui ont les mêmes propriétés chimiques que les éléments neutres. Nous avons déjà vu que dans un élément chimique, le nombre de protons (particules positives formant le noyau) et le nombre d'électrons (particules négatives gravitant autour du noyau) est identique. Dans les espèces chargées, les IONS, ces nombres de protons et d'électrons sont différents.  /!\ Les ions sont formés suite à un ajout ou un retrait d'électrons ! Les protons sont liés dans le noyau par des attractions très fortes et lorsque l'on forme un ion, on ne modifie JAMAIS le nombre de protons présents dans le noyau. (Pour rappel, c'est le nombre de protons contenus dans le noyau qui détermine l'élément !)

I.2. Expérience :

Nous avons observé qu'il a donc des espèces chargées dans l'eau. Montrons maintenant que ces ions sont de deux types : soit chargés positivement (plus de protons que d'électrons), soit négativement (plus d'électrons que de protons). Pour ce faire, nous allons faire passer un courant électrique dans une solution de CuSO4 (sulfate de cuivre) et de K2Cr2O7 (dichromate de potassium). Dans un tube en U rempli d'une solution conductrice (H2SO4 0,5 mol.L-1), l'on introduit le mélange d'ions et l'on place ensuite deux électrodes de graphite (carbone - comme la mine de ton crayon !). On fait passer un courant électrique dans la solution via les électrodes (une électrode est un matériau qui permet le passage du courant). Nous avons donc une électrode positive et une négative. Après 20 minutes, on observe que les ions se sont séparés aux deux électrodes. L'une montrant une couleur bleue, l'autre orange. Il y a donc bien deux types d'ions différents.

II. Définitions

II.1. Cation

Un cation est un ion chargé positivement, ce qui signifie que par-rapport à l'atome neutre, il possède moins d'électrons.

Atome neutre (élément)

Cation (Calcium avec un défaut d'électrons par-rapport à l'atome neutre)

II.2. Anion

Un anion est un ion chargé négativement, ce qui signifie que par-rapport à l'atome neutre, il possède plus d'électrons.

Atome neutre (élément)

Anion (Fluor avec un électron en plus par-rapport à l'atome neutre)

II.3. Ions polyatomiques

Un ion polyatomique est un ion constitué de plusieurs (poly) atomes. Le nombre de protons correspond à la somme des protons des atomes présents au sein de l'ion polyatomique et sa charge est définie par le nombre d'électrons total présents. Exemple : l'ion sulfate est chargé 2-, ce qui signifie qu'il possède deux électrons de plus que le nombre de protons total.

III. Appliquons la théorie

1   numéro atomique Symbole           18 1 1H 2 13 14 15 16 17 2He 2 3Li 4Be 5B 6C 7N 8O 9F 10Ne 3 11Na 12Mg 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13Al 14Si 15P 16S 17Cl 18Ar 4 19K 20Ca 21Sc 22Ti 23V 24Cr 25Mn 26Fe 27Co 28Ni 29Cu 30Zn 31Ga 32Ge 33As 34Se 35Br 36Kr 5 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 47Ag 48Cd .. .. .. .. 53I 54Xe 1. Complète le tableau suivant : symbole numéro atomique (Z) nombre d'électrons nombre de protons Cu++ Ag Na+ 11 S2- 17 18 Ti4+ Fe Zn++ Cr+++