Cours du 13 avril 2017 : dissolution   [répertoire]

• conservation de la charge électrique.
  la charge électrique est discrétisée : toujours multiple entier relatif de la charge de l'électron   (q = k e avec k ∈ Z)
  dans toutes les réactions, même les réctions nucléaires, les charges se conservent :
  un proton (p⁺) qui se décompose en neutron (n⁰) doit créer une particule de charge +
  p⁺   →   n⁰ + e⁺ + ν_e⁰     (1 charge + de chaque côté)
  ou : n⁰   →   p⁺ + e⁻ + ν_e⁰     (0 charges de chaque côté)
• dissolution d'un cristal ionique dans de l'eau (solvant polaire) :
  • l'eau est un solvant polaire car la molécule d'eau est un dipôle électrique :
    sa charge totale est nulle, mais les charges sont séparées : dipôle = (+)-------(−)
    les charges sont séparées à cause de sa forme en angle: les 2 charges ont des centres de gravité différents
    (contrairement à la molécule CO₂ qui est apolaire car les 2 charges ont le même centre de gravité)
    • les Hydrogènes (de charge δ+) attirent les ions (−)
    • les Oxygènes (de charge 2δ−) attirent les ions (+)
  • un cristal ionique (exemple NaCl) : la liaison entre les atomes Na⁺ et Cl⁻
    est la force électrostatique de Coulomb (F = K q₁ q₂ / r²)
    (beaucoup moins forte qu'une liaison covalente où les électrons sont mis en commun)
  • comme un côté de la molécule d'eau attire les Na⁺ et l'autre les Cl⁻,
    la molécule NaCl se brise en 2 ions qui sont chacun entourés de molécules d'eau.
    ils peuvent ainsi se déplacer séparément dans l'eau
  • solide cristallin : AB_(s) → ? A^x+_(aq) + ? B^y−_(aq)     (avec x, y ∈ N)
    • on doit équilibrer les charges des ions (à droite) : y A^x+ + x B^y−
      xy charges (+) + xy charges (−) = charge 0
      si x et y ne sont pas premiers entre eux, on prend leur PPCM
      PPCM(6,10) = 30
    • équation de dissolution : AB_(s) → y A^x+_(aq) + x B^y−_(aq)
      les coefficients doivent être entiers naturels (pas de demi molécules) et les plus petits possibles.
• liaisons ioniques : d'après le tableau périodique (les colonnes de gauche et de droite)
  • la première colonne : Li⁺, Na⁺, K⁺, . . . (les atomes peuvent perdre leur électron isolé de la couche externe)
  • deuxième colonne : Be²⁺, Mg²⁺, Ca²⁺, . . . (les atomes peuvent perdre leurs 2 électrons de la couche externe)
  • au milieu du tableau, il peut avoir plusieurs ions différents : Fe²⁺, Fe³⁺
  • avant-dernière colonne de droite : F⁻, Cl⁻, Br⁻, . . . (les atomes peuvent gagner un électron pour compléter la couche externe)
  • colonne prédédente : O²⁻, S²⁻, . . . (les atomes peuvent gagner 2 électrons pour compléter la couche externe)
• concentration :
  • 1 mole = N_A molécules   avec N_A ≈ 6.022×10²³ mol⁻¹
    N_A atomes de carbone 12 (¹²C) ont une masse de 12 grammes (c'est la définition de N_A)
    ils forment une mole de ¹²C
  • on dissout 50 g de K₂SO_4(s) dans 1 litre d'eau, quelles seront les concentrations finales ?
    • calcul du nombre de moles de K₂SO_4(s)
      pour la masse molaire de K₂SO_4(s) ? voir les masses molaires dans le tableau périodique
      arrondir les masses molaires à 10⁻¹ g.mol⁻¹
    • d'après la réaction de dissolution, on trouve le nombre de moles de chaque ion, donc sa concentration.
• électrolyse :
  • si l'on met dans la solution :
    une électrode reliée au pôle + d'une batterie,
    et une électrode reliée au pôle − de la même batterie.
    un courant peut circuler :
    • dans la solution les porteurs de charges seront les ions Na⁺, H₃O⁺, Cl⁻ et OH⁻
      ce sont eux qui transportent les électrons.
    • (alors que dans les fils de cuivres, les porteurs de charges sont les électrons eux-mêmes)
  • les ions (+) sont attirés par l'électrode négative
    arrivé à l'électrode négative, Na⁺ prend un électron et redevient Na neutre
  • les ions (−) sont attirés par l'électrode positive
    arrivé à l'électrode positive, Cl⁻ donne un électron et redevient Cl neutre
    (il va ensuite reprendre un électron à un Na neutre, . . . )

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