Chap 2 : Pourquoi certaines solutions conduisent-elles le courant

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					   Chap 2 : Pourquoi certaines solutions conduisent-elles le
                          courant ?

       1 Toutes les solutions conduisent-elles le courant ?
1.1 Electrocutons un requin
                                                    Diapo 1
Extrait du film
                                       Présentation de la situation
Script de la scène :
Le personnage féminin quitte sa combinaison de plongée, la dépose sur le sol, monte dessus et arrache un câble
électrique mural qu’elle jette dans la gueule du requin. Le requin est électrocuté - l’héroïne est saine et sauve.
                                                     Diapo 2
Pourquoi se met-elle sur sa combinaison ?
……………………………………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………………………………..
Hypothèse retenue :
L’eau conduit l’électricité
                                 Validation ou infirmation de l’hypothèse
     Propose une expérience permettant de tester l’hypothèse retenue.
Objectif : Tester si l’eau est conductrice ou non
Matériel : 1 générateur, des fils, un ampèremètre, une lampe, 1
électrolyseur et de l’eau
Déroulement : Réaliser le circuit puis allumer le générateur. Si la lampe
s’allume ou si l’ampèremètre affiche autre chose que 0, alors l’eau est
conductrice.

       LEVER LA MAIN ET ATTENDRE LE PROFESSEUR

                        Diapo 3 pour la correction
    Réaliser le circuit générateur éteint puis le faire valider
Observation : La lampe s’allume faiblement et l’ampèremètre affiche
…….mA
                        Diapo 4 pour la correction
Conclusion :
L’eau est faiblement conductrice

                                                    Diapo 5

Que doit-on faire pour comprendre pourquoi l’héroïne se place sur sa combinaison ?
On doit utiliser de l’eau salée
      Schématiser alors l’expérience, la réaliser et conclure
Objectif : Tester si l’eau salée est conductrice
Observation : La lampe brille nettement et l’ampèremètre affiche
Conclusion : L’eau salée est bonne conductrice

1.2 Et les autres solutions ?
TP noté

Définition : On appelle solution aqueuse tout liquide contenant de l’eau en grande majorité
Toutes les solutions aqueuses ne sont pas conductrices : l’eau distillée et l’eau sucrée ne sont
pas conductrices. L’eau salée, l’eau minérale et la solution de sulfate de cuivre sont
conductrices

     2 Quelle est la nature du courant électrique dans une
                      solution conductrice ?
2.1 Expérience
On reprend le même circuit que la dernière fois
A l’état initial on a dans l’électrolyseur du gros sel et à côté de l’eau.
Le gros sel c’est un solide appelé chlorure de sodium, constitué de deux particules : des particules de chlorure et
des particules de sodium

                                                     Diapo 7


            A                                                                           A
   +                                                                          +
    G                       Gros sel                                           G                       Eau
                                                                                                       salée
                                               On ajoute de l’eau
   -                                                                          -


    Observations :                                             Observations :
    La lampe ne brille pas                                     La lampe brille
    L’ampèremètre affiche 0                                    L’ampèremètre affiche ……… mA

                                                     Diapo 8


                                       Ce qui a changé                        Ce qui est resté pareil
 Au niveau observable à l’œil nu           Le sel s’est dissous dans           Il y a toujours de l’eau et du
                                              l’eau                                chlorure de sodium
                                           La lampe s’allume                   Le circuit est inchangé
                                           Un courant circule
                                        L’eau salée est conductrice
 Au niveau nanoscopique                    Les particules de chlorure et        Les molécules d’eau sont
                                              de sodium sont libres de se         toujours libres de se déplacer
                                              déplacer


                                             Diapo 9 pour le tableau

2.2 Interprétations

Ce que l’on peut observer à l’échelle humaine s’explique par ce qui se passe à l’échelle nanoscopique
 1ère interprétation :
 Une fois le chlorure de sodium dissous dans l’eau, il existe dans l’eau des particules de sodium
 et des particules de chlorure libres de se déplacer.

Est-ce suffisant de dire que les différences d’observation entre l’état initial et l’état final viennent de la
dissolution du solide et de ce qu’une fois dissoutes ces particules sont libres de se déplacer ?
Avec le sucre ça marche ou pas ?
Non
Pourtant quand on dissout du sucre on libère aussi des particules donc notre interprétation est-elle suffisante ?
Qu’est ce qui assure le passage du courant dans les métaux ?
Les électrons
Donc comment doivent être ces particules de sodium et de chlorure ?
Chargées
Eh oui ces particules doivent non seulement avoir la liberté de se déplacer, ce qu’elles acquièrent en se
dissolvant dans l’eau mais elles doivent aussi être chargées.

                    Structure microscopique d’un solide ionique et sa dissolution dans l’eau




           Solide ionique de chlorure de sodium              Solution aqueuse ionique de chlorure de sodium
Dans le solide ionique, les ions ne sont pas mobiles.      En solution, les ions se dispersent au milieu des
On a un assemblage ordonné                                 molécules d’eau. Ils peuvent alors se déplacer
                                                           librement
S’il n’y a pas d’ions, alors aucun courant électrique ne peut circuler. Par exemple dans une solution de
saccharose ou de glucose (solution sucrée), il n’y a que des molécules de saccharose ou de glucose et des
molécules d’eau

 2ème interprétation :
 Le chlorure de sodium est un solide ionique. Une fois dissous, la solution aqueuse obtenue est
 conductrice car elle contient des particules chargées (particules de sodium et particules de
 chlorure) libres de se déplacer au milieu des molécules d’eau
 Ces particules sont appelées des ions

Quand vous mettez votre main dans du sel ou dans une solution salée prenez vous un coup de jus ?
Non
Donc cela signifie qu’au total, le solide est neutre.
Don qu’est ce que cela signifie sur la quantité de charge positive et la quantité de charge négative au sein de la
solution ou du solide ?
Elles doivent être identiques

2.3 Quelle est l’influence d’un générateur sur le mouvement des ions ?
Dans un métal, les électrons libres se mettaient-ils à sauter d’un atome à l’autre tous dans le même sens sans
raison ?
Non il faut la présence d’un générateur
Donc si on réfléchit il n’y a pas loin à penser que ça fait pareil avec les ions
                                                      Diapo 10

Mon hypothèse : ……………………………………………………………………………………………………………………………………..


                                                    Diapo 11

Quelle expérience réaliser pour tester votre hypothèse ?

Vous avez testé une solution colorée Laquelle ?
Solution de sulfate de cuivre
Couleur ?
Bleue
Ce sont les ions cuivre notés Cu2+ qui donnent la couleur bleue à la solution. On dispose aussi d’une solution
contenant des ions permanganate qui sont eux violet et notés MnO4-
La solution contient aussi d’autres ions (appelés les contre ions) qui sont eux incolores et qui ne nous
intéressent pas
On place 2 électrodes en carbone et on branche le pôle + à gauche et le pôle – à droite. Fermons le circuit et
laissons un peu de temps à la manipulation de se faire

 Expérience :
                      G
               -           +                                                     G
                                                                           -              +
      A
                                                              A




                   Electrodes
                   de graphite




                                                                                                  Coloration
                Solution incolore
                                                                                                   violette
                 contenant des                                             Coloration
               ions hydrogène et                                             bleue                  (ions
                     sulfate                                                                    permanganate)
                                                                          (ions cuivre)




                                             Solution
                                         contenant des                                        Sens de migration
                                           ions cuivre,                                          des anions
                                             sulfate,
                                          potassium et
                                         permanganate       Sens de
                                                          migration des
                                                             cations




 Observations : Une coloration violette due aux ions permanganate apparaît du côté où
 l’électrode est reliée au pôle + du générateur ; une coloration bleue due aux ions cuivre
 apparaît du côté où l’électrode est reliée au pôle – du générateur

Quel est alors le rôle du générateur ?
Il fait bouger les ions
Tous dans le même sens ?
Non ça dépend de la charge de l’ion

 Interprétation : Le générateur impose aux ions de se déplacer dans un sens précis : les ions
 chargés positivement (cations) sont attirés par le pôle – du générateur, les ions chargés
 négativement (anions) sont attirés par le pôle + du générateur. On dit que les ions migrent
2.4 Conclusion
     Dans les solutions, comme dans les métaux, le passage du courant est assuré par des
                                particules chargées électriquement.
    En solution, les seules particules capables de se déplacer sont les ions, ce sont eux qui
     assurent le passage du courant électrique, par conséquent une solution aqueuse n’est
                          conductrice que si elle contient des ions dissous.
 Une solution aqueuse est globalement neutre : elle contient des ions positifs (cations) et des
    ions négatifs (anions) ; le nombre de charges positives est toujours égal au nombre de
                                         charges négatives.
   Rq : Cela ne signifie pas que le nombre d’anions est égal au nombre de cations car un ion peut
                                      porter plusieurs charges.
 Sous l’effet du générateur, les ions ont un mouvement ordonné de migration. Les ions négatifs
            sont attirés par la borne + et les ions positifs sont attirés par la borne -.


                                 3 Qu’est ce qu’un ion ?
3.1 Comment se forment les ions ?
Dans le chapitre précédent nous avons un peu parlé de la classification périodique.
Comment sont rangés les atomes dans cette classification ?
En fonction de leur nombre de charge positives
Qu’est ce qui est chargé dans un atome ?
Les électrons ou le noyau
Si on enlève une charge positive au cuivre (Z = 29) que devient Z ?
Z = 28
Est-ce toujours du cuivre ?
Non Z = 28 c’est du nickel
Donc peut on faire varier la charge positive dans un atome pour obtenir un ion ?
Non
Donc quelle est la seule chose qui varie pour former un ion ?
Le nombre d’électrons autour du noyau
                                                                            1 électron
Diaporama formation des ions

 Si un atome gagne 1 ou plusieurs électrons, la
 charge électrique négative totale devient
                                                                   Atome de
 plus grande que la charge positive portée par                      chlore
                                                                                         ion chlorure négatif

 le noyau ; il se forme un ion négatif ou anion                      Cl                        Cl-
                                                                               2 électrons
 Si un atome perd 1 ou plusieurs électrons, la
 charge positive portée par son noyau devient
 plus grande que la charge négative : il se
 forme un ion positif ou cation
                                                                 Atome d’aluminium       ion fer II positif
       Pour devenir un ion, un atome ne peut échanger que des électrons. Il ne peut en aucun cas
       échanger des particules positives.                              Fe      2+
                                                                                           Fe

Application : Quelques ions à connaître :

       Nom               Nombre de charges            Nombre d’électrons             Charge de                Formule de
                      positives du noyau (Z)                                        l’ion            l’ion
  Ion chlorure                    17                          18                     -1                 Cl-

   Ion sodium                     11                          10                     +1              Na+

    Ion fer II                   26                           24                     +2              Fe2+

   Ion fer III                   26                           23                     +3              Fe3+

    Ion cuivre                   29                           27                     +2              Cu2+

   Ion soufre                     16                          18                     -2              S2-

  Ion aluminium                   13                          10                     +3              Al3+

 Ion hydrogène                    1                            0                     +1                 H+


3.2 Quelle est la formule d’un solide ionique ?
3.2.1 Définition

 On appelle solide ionique un solide globalement neutre constitué d’ions positifs et négatifs,
 immobiles les uns par rapport aux autres.

3.2.2 Comment écrire la formule d’un solide ionique ?

Ecriture des formules :
      Un composé ionique est formé par l’association d’ions : des ions négatifs et des ions positifs
      Tout composé ionique est électriquement neutre


                                       Nom : Chlorure de calcium


                                                  Ca Cl2

                         1 ion calcium : Ca2+               2 ions chlorure : Cl-
                                1 cation                          2 anions
                             (2 charges +)                      (2 charges -)



       L’ordre des ions n’est pas le même dans l’écriture du nom du solide ionique (ion négatif en 1er) et
        dans l’écriture de sa formule (ion positif en 1er)
       Les charges des ions n’apparaissent pas dans la formule du solide
       Les nombres placés en indice en bas à droite correspondent à la quantité relative de chaque ion
        dans le composé ionique pour assurer la neutralité électrique

D’autres exemples
                      Ion cuivre         Ion fer II        Ion fer III        Ion sodium        Ion calcium
                          …..               Fe2+               Fe3+              Na+               Ca2+
                      Chlorure de      Chlorure de         Chlorure de       Chlorure de        Chlorure de
 Ion chlorure
                       cuivre II         fer II              fer III           sodium             calcium
      Cl-
                         CuCl2            FeCl2               FeCl3             NaCl               CaCl2
     Ion             Hydroxyde de     Hydroxyde de        Hydroxyde de      Hydroxyde de       Hydroxyde de
  hydroxyde             cuivre           fer II              fer III           sodium             calcium
     HO-               Cu(OH)2          Fe(HO)2              Fe(HO)3           Na(HO)            Ca(HO)2
                      Sulfate de       Sulfate de          Sulfate de        Sulfate de         Sulfate de
 Ion sulfate
                        cuivre           fer II              fer III           sodium             calcium
   SO42-
                       Cu(SO4)          Fe(SO4)             Fe2(SO4)3         Na2(SO4)           Ca(SO4)
                       Oxyde de       Oxyde de fer        Oxyde de fer        Oxyde de           Oxyde de
 Ion oxygène
                       cuivre II            II                 III             sodium             calcium
(ou oxyde) O2-
                          CuO              FeO                Fe2O3             Na2O                CaO




3.3 Formule chimique des solutions ioniques


 Lors d’une dissolution, les cations et les anions se séparent et se dispersent.
 Exemple : lors de la dissolution du chlorure de sodium, les ions chlorures et les ions sodium se
 sont dispersés….

On le note de la manière suivante :



                                            NaCl  (Na+ ; Cl-)

                        Solide ionique de chlorure         Solution ionique contenant des ions
                        de sodium                          chlorure et des ions sodium « séparés »
                                                           (autant de sodium que de chlorure)
Application : Compléter le tableau ci-dessous

Nom de la solution           Solide ionique à dissoudre     Formule de la solution    Equation de dissolution

Chlorure de Fer II
                                         FeCl2
Sulfate de sodium
                             Fe2(SO4)3

				
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