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Quelques tests de reconnaissance des ions

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Objectif
Les solutions aqueuses contiennent généralement des ions.
Qu'est-ce qu'un ion ?
Comment reconnaitre les différents ions présents dans une solution ?

Niveau préconisé : 3e
1. Les ions
Un ion est une particule chargée positivement ou négativement.

Une solution ionique contient à la fois des ions positifs et des ions négatifs. Elle est électriquement neutre car elle contient autant de charges positives que de charges négatives.
a. Les ions positifs
Les ions positifs proviennent d'un atome (ou d'un groupe d'atomes) ayant perdu un (ou plusieurs) électron(s).
Ce sont des ions porteurs d'une ou plusieurs charges positives. On les appelle également cations.
b. Les ions négatifs
Les ions négatifs proviennent d'un atome (ou d'un groupe d’atomes) ayant gagné un (ou plusieurs) électron(s).
Ce sont des ions porteurs d'une ou plusieurs charges négatives. On les appelle également anions.
2. Tests de reconnaissance des ions
Il existe plusieurs façons de mettre des ions en évidence : par formation d'un précipité ou par mesure de pH par exemple.
a. Par formation d'un précipité
Un précipité est un solide qui se forme dans une solution quand on ajoute un réactif comme la soude (solution d'hydroxyde de sodium) ou la solution de nitrate d'argent.
Formation d'un précipité. 
Un précipité est dû à la présence simultanée d'un anion et d'un cation incompatibles, qui vont réagir ensemble et former un aspect solide dans le tube à essai.
Les résultats obtenus avec différents ions sont récapitulés dans le tableau ci-dessous.

Nom Formule Réactif utilisé Résultat Ions incompatibles
ion chlorure Cl-
solution de nitrate d’argent :
(Ag+ + NO3-)
Formation d'un précipité blanc qui noircit à la lumière ion chlorure et ion argent
ion
 fer II 		Fe2+ soude : (Na++ HO-) Formation d'un précipité vert ion hydroxyde et ion fer II
ion
 fer III 		Fe3+ soude : (Na++ HO-)
Formation d'un précipité rouille
ion hydroxyde et ion fer III
ion cuivre Cu2+ soude : (Na++ HO-) Formation d'un précipité bleu ion hydroxyde et ion cuivre

b. Par mesure de pH
Un pH acide (inférieur à 7) montre la présence d'ions hydrogène (H+), alors qu'un pH basique est caractéristique des ions hydroxyde (HO-)
L'essentiel
Les ions peuvent être positifs (cations) ou négatifs (anions).

Un cation et un anion incompatibles forment un précipité, lorsqu'ils sont mis en présence. Cela permet de les identifier.

Les cations métalliques sont mis en évidence par la formation d'un précipité en présence de soude :
  • vert pour les ions fer II ;
  • blanc pour les ions zinc ;
  • rouille pour les ions fer III ;
  • bleu pour les ions cuivre.
Les ions chlorure sont mis en évidence par la formation d'un précipité blanc qui noircit à la lumière en présence d'une solution de nitrate d'argent.

Les ions sodium colorent une flamme en orange.

Les ions hydrogène et les ions hydroxyde sont mis en évidence par la mesure du pH :
  • acide pour les ions hydrogène ;
  • basique pour les ions hydroxyde.

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