La conductibilité électrique des solutions (ions,électrolytes)

Les électrolytes sont des composés chimiques qui, dans l'eau, libèrent des ions. La libération de ces ions fait en sorte que cette solution devient conductrice d’électricité.

Les substances électrolytiques et non électrolytiques

Une substance électrolytique est une substance qui, lorsqu’elle est en solution, laisse passer le courant électrique. Si un soluté ionique est dissous dans l’eau, on assiste à une dissolution ionique.
 
Exemples de substances électrolytiques : les acides, les bases et les sels.

Une substance non électrolytique est une substance qui, lorsqu’elle est en solution, ne laisse pas passer le courant électrique. C’est généralement un soluté covalent qui est dissous dans l’eau. On assiste à une dissolution moléculaire.
 
Exemples de susbtances non électrolytiques : le sucre et l’alcool.

Le terme électrolytique fait référence à l’électricité. Il est important de se souvenir qu’il y a trois conditions qui doivent être réunies pour que le courant électrique puisse circuler.

1. L’existence de charges électriques dans notre soluté : nous devons donc être en présence d’un soluté ionique.

2. La mobilité des charges électriques de notre soluté : notre soluté ionique doit être en solution pour que les ions (les cations et les anions) de notre soluté puissent se déplacer.

3. L’orientation du mouvement des charges de notre soluté est à considérer. La présence d’électrodes est nécessaire. La cathode (électrode négative) provoque l’orientation des cations en les attirant vers elle. L’anode (électrode positive) provoque l’orientation des anions en les attirant vers elle. Le déplacement des charges devient donc orienté en présence d’électrodes.

La dissociation électrolytique

Une substance électrolytique se dissocie en cations (charges positives) et en anions (charges négatives).

Le NaCl dissout se décompose en Na+ et Cl-. Étant donné que ce sont des ions, la solution salée conduit l’électricité.
Par contre, la dissociation électrolytique ne peut pas s’appliquer aux non-électrolytes, car ceux-ci ne possèdent pas de cations et d’anions.
 
Plus une solution contient de charges électriques, plus elle sera conductrice d’électricité. Or, certains composés ioniques se dissolvent dans l’eau, mais les molécules ne se séparent pas toutes en ions.

On assiste donc à un mélange de dissolution ionique et moléculaire. Selon le pourcentage de dissociation des molécules en ions, nous pourrons donc qualifier notre soluté d’électrolyte fort ou d’électrolyte faible.

Électrolyte fort

  • Les molécules d’un électrolyte fort se sépareront dans un grand pourcentage en ions.
  • Beaucoup d’ions et peu de molécules seront présents dans la solution.
  • Un électrolyte fort conduit très bien l’électricité.

 Le sel de table (NaCl) et le chlorure d’hydrogène (HCl).

Électrolyte faible

  • Les molécules d’un électrolyte faible se sépareront dans un faible pourcentage en ions.
  • Peu d’ions et beaucoup de molécules seront présents dans la solution.
  • Un électrolyte faible laissera plus difficilement circuler l’électricité.

Le vinaigre (CH3COOH) et l’ammoniac (NH4OH) 

Les ions

Habituellement, un atome doit avoir autant de charges négatives que de charges positives. Un ion est un atome ou un groupe d’atomes qui n’a pas autant de charges positives (protons) que de charges négatives (électrons).

Les cations

On appelle cation les ions qui ont une charge positive, c'est-à-dire qu'ils ont plus de protons que d'électrons.

L’illustration suivante représente un atome de lithium. Puisqu’il a trois protons, il possède le numéro atomique 3 :

 
 

L’atome représenté ci-dessus possède 3 protons  et 2 électrons. Ce débalancement fait en sorte que l'on appelle cet atome un ion. On dira que l’atome aura une charge totale de +1 et on le représentera de la façon suivante :  Li1+.

Le signe positif (+) nous informe que la particule qui est en plus grand nombre est le proton. Le 1 à côté du signe indique de combien le nombre de protons dépasse le nombre d’électrons.

Par convention, lorsque la différence entre le nombre de protons et d’électrons n’est que de 1, il ne sera pas nécessaire de le spécifier et on pourra donc écrire : Li+

Les anions

On appelle anion les ions qui ont une charge négative, c'est-à-dire qu'ils ont plus d'électrons que de protons.

Cet atome est du béryllium puisqu’il a 4 protons et son numéro atomique est 4.

Sur l’illustration ci-dessus, on remarquera que, cette fois-ci, ce sont les électrons qui sont en surplus (2 de plus que les protons).  Comme cet ion possède deux électrons en surplus, nous le représenterons de la façon suivante : Be2-.

Les radicaux

On appelle radicaux les groupes d’atomes qui sont chargés électriquement.

On dit alors que ces groupes d’atomes sont chargés positivement ou négativement.

Il existe une multitude d’exemples de radicaux. Voici les radicaux qui sont les plus couramment utilisés :

Nom de l’ion Formule Charge
Ammonium NH4+ 1+
Hydroxyle ou hydroxyde OH-  
 
 
 
 
1-
Acétate CH3COO-
Hypochlorite ClO-
Chlorite ClO2-
Chlorate ClO3-
Perchlorate ClO4-
Cyanure CN-
Thiocyanate SCN-
Permanganate MnO4-
Nitrite NO2-
Nitrate NO3-
Carbonate CO32-  
 
 
2-
Bichromate Cr2O72-
Chromate CrO42-
Manganate MnO42-
Oxalate C2O42-
Phosphite PHO32-
Sulfite SO32-
Sulfate SO42-
Arsénite AsO33-  
3-
Arséniate AsO43-
Ferricyanure Fe(CN)63-
Phosphate PO43-
Ferrocyanure Fe(CN)64­­- 4-

 

Les exercices

QUESTION 1

Bonjour, je ne comprends pas comment faire une dissolution moléculaire et ionique Ex: CaCl2 va devenir Ca+2 + 2Cl- et comment combiner des atomes pour ensuite en faire une formule moléculaire? Ex: Al et Br vont devenir AlBr3 mais pourquoi?

RÉPONSE 1

Tu vas voir, c'est beaucoup plus simple que tu crois! Pour commencer, tu as besoins d'un tableau périodique. Ensuite, tu dois connaître la règle de l'octet. Cette règle dit que les atomes prennent le chemin le plus court pour soit avoir la couche de valence pleine avec 8 électrons soit se débarrasser de leurs électrons.

Donc, dans ton exemple Ca est dans la famille II, donc il a 2 électrons sur sa dernière couche. Cl, lui est dans la famille VII, donc il a 7 électrons de valence.

Pour Ca, c'est bien plus simple de se débarrasser de 2 électrons que d'en gagner 6 (2+6 = 8) et pour Cl c'est bien plus simple d'en gagner 1 que de se débarrasser de 7.

Ainsi, Ca va se lier a 2 Cl, car il a 2 électrons à donner et chaque Cl en prenne 1.

On va dire alors que le Ca est +2, car une fois qu'il a donné ses 2 électrons, il a 2 protons de plus que le nombre d'électron. Même chose du côté de Cl. Une fois qu'il a accepté 1 électron, il se retrouve avec 1 électron de plus que de proton. Donc on va dire Cl -1 ou Cl-.

Finalement, Al est dans la famille III et Br dans la VII. Donc Al va laisser aller 3 électrons et 3 Br vont venir en chercher 1 chacun.


Les références
 

  • MELS
  • Rogers
  • Réunir Réussir
  • Fondation Réussite Jeunesse