2 Solutions électro..
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Chap 2 simplifié : I] 1) SOLUTIONS ELECTROLYTIQUES 1ère S Solide ionique - Solution électrolytique. Solide ionique. Un solide ionique est une espèce solide constituée d'anions et de cations. Il est électriquement neutre. Ex : chlorure de sodium : Na Cl fluorure de calcium : CaF2 Un solide ionique est un isolant électrique car les anions et cations, porteurs de charges, sont fixes. La cohésion d'1 solide ionique est assurée par des interactions électriques entre anions et cations (loi de Coulomb). Les attractions entre ions de même nature sont maxi et ions antagonistes, mini. Chaque anion a pour proches voisins des cations et vice-versa. Les ions sont empilés selon une structure régulière constituée du moins de vide possible. 2) Dissolution dans l'eau d'un solide ionique. Une solution aqueuse ionique est constituée d'anions et de cations dispersés et en mouvement parmi les molécules d'eau. Ces solutions sont électriquement neutres. Appelées également solutions électrolytiques, elles conduisent le courant électrique car les porteurs de charge(s) y sont mobiles. A la dissolution dans l'eau d'un solide ionique est associée une réaction et donc une équation . NaCl (s) Na+ + ClNa2SO4 (s) 2 Na+ + SO42Rq : des solides ioniques insolubles dans l'eau MgO (s), AgCl(s), BaSO4(s), … L'attraction entre anions et cations est trop forte pour envisager une séparation dans l'eau. 3) Identification d'ions en solution – Tests par précipitation. L'apparition d'un précipité atteste de la présence en solution des ions qui le constituent. Le principe d'un test par précipitation est de mettre en présence en solution des ions qui, ne pouvant coexister en solution, s'associent pour former un solide ionique insoluble appelé précipité. II] 1) De l'espèce moléculaire à la solution électrolytique. Liaison covalente polarisée. Dans 1 liaison covalente, parfois le doublet d'e- est + fortement attiré par l'1 des 2 atomes. On dit que cet atome est + électronégatif que l'autre. La liaison covalente est dite polarisée. Chacun des 2 atomes liés est porteur d'une petite charge électrique partielle . Ex : molécule polarisée H – Cl. Cl est + électronégatif que H. Ici - 0,2 (- e). Pour un atome, la tendance à acquérir une charge partielle + ou - est la même que la tendance à devenir un cation ou un anion. Ex : H situé ds la 1ère colonne donne H+. Ds 1 molécule il deviendra souvent H+. Cl, famille des halogènes donne Cl-. Dans une molécule, il deviendra souvent Cl-. 2) Molécule dipolaire. Une molécule est dipolaire : Si elle présente au moins une liaison covalente polarisée. Si la géométrie est telle que le barycentre des charges partielles + ne coïncide pas avec celui des charges partielles –. La molécule constitue alors un dipôle électrique permanent que l'on note . Ex : H – Cl est dipolaire. H2O également car O est + électronégatif que H. NH3, H2SO4 et l'éthanol C2H6O sont également dipolaires. Le caractère dipolaire de l'eau est mis en évidence par l'XP d'électrisation suivante : une règle électrisée dévie le filet d'eau. Contre exemples : 3) - H2, Cl2 sont apolaires car les atomes liés sont identiques. - CO2, CCl4 sont apolaires même si les liaisons C=O et C–Cl sont polarisées. Barycentres = des q + et -. - Les molécules constituées uniquement d'atomes C et H sont considérées comme apolaires car C et H ont pratiquement la même électronégativité. Dissociation d'une molécule dipolaire. XP du jet d'eau (TP) : Le solvant dipolaire eau permet : La dissolution du gaz +H – Cl- dans l'eau. La dissociation de ces mêmes molécules en ions H + et Cl-. HCl (g) H+(aq) + Cl-(aq) XP 2 : H2SO4, molécules dipolaires, se dissocient lors de leur dissolution dans l'eau. H2SO4 (l) 2H+(aq) + SO42-(aq) Rq : certaines molécules dipolaires ne se dissocient pas dans l'eau : alcool, glucose. Elles sont seulement solubles dans l'eau et ne forment pas une solution électrolytique. Rq 2 : les solvants organiques, (pentane), constitués uniquement d'atomes de C et H sont apolaires et non solubles dans l'eau. Les espèces constituées de molécules dipolaires sont en général très solubles dans l'eau. Les espèces constituées de molécules apolaires sont très peu solubles voire insolubles dans l'eau. III] Solvatation des ions. La solvatation des ions concerne tous les ions en solution, quelle que soit leur provenance : solides ioniques ou molécules dipolaires dissociées. 1) Interaction ion – solvant. Par suite d'une interaction électrostatique ion – solvant, des molécules d'eau orientées, entourent les ions en solution : c'est le phénomène de solvatation des ions. NB : + un ion est petit et chargé, + le nombre de molécules d'eau l'entourant en solution . Ex : Cu2+ solvaté s'écrit Cu(H2O)62+ ou plus simplement cu2+(aq). L'ion H+ solvaté s'écrit H+(aq) ou H3O+ (ion oxonium). 2) Importance du phénomène de solvatation des ions. Pour dissoudre un solide ionique, un solvant doit pouvoir solvater ses ions. Un solvant apolaire ne peut solvater des ions. IV] 1) Concentrations. Concentration molaire en soluté apporté. m=14, 2 g de sulfate de sodium Na2SO4 sont utilisés pour réaliser 0,50L de solution électrolytique. n = m/M = 14,2/142 = 0,10 mol. La concentration molaire en soluté, de la solution est c = n / V = 0,1 / 0,5 = 0,2 mol.L -1. 2) Concentration molaire effective des ions en solution. L'espèce sulfate de sodium n'existe plus en solution. La solution contient des ions Na +(aq) et SO42-(aq). Na2SO4(s) 2 Na+(aq) + SO42-(aq) État initial Etat final Na2SO4(s) 0,10 0,10 - xmax x=0 xmax 2 Na+ 0 2 xmax SO420 xmax Si le sulfate de sodium se dissout totalement : xmax = 0,10 mol. [Na+(aq)] = 0,4 mol.L-1 [SO42-] = 0,20 mol.L-1. Dans 1 solution ionique, les C effectives des ions présents en solution ne doivent pas être confondues avec la C en soluté apporté. NB : pour toute espèce susceptible de se dissoudre dans l'eau, une limite de solubilité au-delà de laquelle la solution est saturée. Molécules se dissocient en ions. Molécules dipolaires solubles dans les solvants polaires. Il y a forcément solvatation des ions. Molécules apolaires non solubles dans les solvants polaires.
