Fabrication de sels

Formule du sel

Qu'est-ce que le sel en réalité ? Nous pouvons définir les sels par une formule chimique simple qui unit tous les sels.

Mais que signifient tous ces termes ? Voici un bref résumé des concepts que tu rencontreras dans ce sujet.

Une liaison ionique est une liaison dans laquelle un atome donne son électron et l'autre atome l'accepte. C'est différent des liaisons covalentes, où les électrons sont partagés de manière égale entre les deux atomes. La formation d'une liaison ionique crée un atome avec un électron perdu, qui sera positif lorsque la liaison se dissocie, et un atome avec un électron supplémentaire, qui sera négatif si la liaison ionique se dissocie. Ces deux ions formés lors de la rupture d'une liaison ionique sont appelés anion et cation, le cation étant l'ion positif et l'anion l'ion négatif.

Tu peux voir ici comment se forme une liaison ionique (Fig. 1) :

Et voici une liaison covalente (Fig. 2) :Fig.2 : Diagramme en points et en croix d'une molécule de chlore avec une liaison covalente.

Mais comment ces deux ions (le cation et l'anion) sont-ils positionnés dans les sels pour constituer leur structure spécifique et donner leurs propriétés chimiques ? La formule générale des sels peut nous aider à faire la lumière sur ce point.

Les sels sont généralement constitués d'une liaison ionique entre le cation et l'anion :

$$Cation^{a+}_{b}\ Anion^{c-}_{d}$$

$$Where\ a\cdot b=c\cdot d$$$

La formule générale des sels nous indique donc qu'ils sont constitués de cette interaction électrostatique entre le cation et l'anion. Mais comment de nombreuses molécules s'assemblent-elles pour former une structure saline plus importante ? En fait, cette tendance se poursuit et forme de grandes structures cristallines. Ici, le cristal de sel est composé de grandes structures alternant de grands anions négatifs et de petits cations positifs.

Cette structure crée en fait une structure régulière très solide, qui lui confère ses propriétés physiques de points de fusion élevés. Ils peuvent être dissous dans des solvants polaires.

Le véritable déterminant de la structure sont en fait les éléments qui participent à la liaison ionique pour former le sel. Dans la prochaine section, nous verrons quels sont les éléments qui s'associent généralement pour former les sels, et nous détaillerons les éléments qui peuvent devenir chacun un ion (cation et anion) et ceux qui ne le peuvent pas.

Les éléments qui composent le sel

Le sel peut-il être fabriqué à partir de n'importe quel élément ? Pourquoi ou pourquoi pas ?

Tout d'abord, le cation.

Le cation doit être un élément qui peut facilement donner un électron. C'est pourquoi la plupart des cations sont des métaux, car ils peuvent avoir peu d'électrons dans leur enveloppe extérieure. Il est plus facile pour eux de se débarrasser de ces quelques électrons que de gagner plusieurs électrons pour compléter l'octuor.

Ainsi, si les métaux peuvent facilement perdre des électrons pour devenir positivement ionisés, ils agissent comme des cations dans les sels. Les métaux alcalins et les métaux alcalino-terreux, qui constituent les deux premiers groupes du tableau périodique, sont des exemples courants que l'on retrouve le plus souvent dans les sels :

Fig. 3 : Le tableau périodique.

Deuxièmement, l'anion.

L'anion est un peu différent du cation, car il peut non seulement s'agir d'un élément unique, mais aussi d'une petite molécule liée de manière covalente, qui agit comme un ion. Nous faisons ici la distinction entre les anions monoatomiques et les anions polyatomiques.

Lesanions monoatomiques sont des anions composés d'un seul élément. Ce sont des éléments qui peuvent facilement attirer les électrons et s'accrocher fortement à leurs électrons. Ils sont caractérisés par le fait qu'ils ont beaucoup d'électrons dans leur enveloppe externe, il est donc plus facile pour eux d'accepter quelques électrons pour compléter l'octuor, que d'en perdre un grand nombre. Il s'agit généralement d'électrons qui sont également très électronégatifs. Les halogènes, qui font partie du groupe 7 (ou 17) du tableau périodique, en sont des exemples courants. Ces éléments peuvent facilement accepter un électron pour compléter l'octuor, devenant ainsi un ion négatif.

Les anions polyatomiques sont des anions qui sont de petites molécules chimiques agissant comme des particules chargées négativement. Cela signifie qu'il s'agit d'un groupe de molécules liées par covalence qui ne se dissocient pas davantage lorsque la liaison ionique est rompue, mais qui restent ensemble et agissent comme un seul ion. Ils peuvent être organiques ou inorganiques. Plus loin dans l'article, nous examinerons différents exemples de sels et découvrirons ainsi les différents types d'anions qui peuvent composer les sels.

Réaction entre un acide et un sel de base (neutralisation)

Dans cette section, nous allons voir comment et pourquoi certaines réactions chimiques peuvent produire des sels.

Tu as probablement déjà entendu parler des acides et des bases, mais peut-être pas toujours dans le contexte des sels et de la chimie des composés ioniques. Voici un bref récapitulatif des acides et des bases :

Quelle est donc l'importance de ces deux éléments dans la production de sels ? Examinons plus en détail leur composition chimique pour voir comment ces deux éléments peuvent réagir.

Les acides sont généralement caractérisés par un hydrogène lié à un anion. Ici, l'hydrogène joue le rôle de cation. Tu peux écrire les acides comme H-A, où le H est l'hydrogène et le A la fraction anionique. D'autre part, la base est souvent un métal lié à un hydroxyde. Cela nous permet d'écrire les bases comme M-OH, où le OH est l'hydroxyde et le M est le cation métallique dans le composé. Note que l'hydroxyde des bases et l'hydrogène des acides se dissocient tous deux au contact de l'eau, ce qui entraîne la production d'espèces ioniques.

Comme les acides et les bases possèdent ensemble tous les éléments nécessaires à la fabrication d'un sel, c'est-à-dire un cation métallique et un anion, nous pouvons les faire réagir ensemble pour produire un sel. C'est ce qu'on appelle une réaction de neutralisation.

Dans la section suivante, nous étudierons la chimie spécifique de cette réaction à l'aide d'équations, et tu comprendras la chimie sous-jacente qui intervient dans la création des sels. Cette neutralisation peut se dérouler de deux façons : elle peut produire un sel soluble ou un sel insoluble.

Production de sel soluble

Tout d'abord, la production d'un sel soluble signifie que ton produit salé sera toujours dissous. N'oublie pas que la réaction de neutralisation que tu vas effectuer se fera dans un environnement aqueux, ce qui signifie que les réactifs seront dans l'eau. Alors si tu as fabriqué ton sel, mais qu'il est dissous dans l'eau, que fais-tu ?

Il y a des étapes de purification que tu peux suivre pour récupérer le sel que tu viens de créer. Tu peux chauffer ton mélange réactionnel pour évaporer tout solvant supplémentaire et te retrouver avec une solution très saturée. Si tu laisses ce mélange saturé refroidir, des cristaux de sel commenceront à se former. Tu peux récolter ces cristaux par filtration. Enfin, tu peux laisser les cristaux sécher complètement (car ils seront humides après la filtration) et tu peux recueillir le sel produit.

Production de sel insoluble

Les sels insolubles sont déterminés par la nature chimique du composé. Le sel produit ne sera pas soluble dans des conditions standard. Les sels insolubles apparaîtront immédiatement lorsque tu feras réagir la base et l'acide, et sédimenteront au fond de ton bécher. Tu peux filtrer le solvant pour ne garder que les cristaux de sel. Tu peux ensuite sécher les cristaux pour obtenir un sel pur.

Equation de fabrication des sels

Nous allons ici passer en revue la chimie générale de la réaction de neutralisation.

Jette un coup d'œil aux deux équations générales suivantes :

$$acide + base \rightarrow sel + eau$$.

$$\text{H-Anion} + \text{Cation-OH} \rightarrow \text{Cation-Anion} + H_2O$$$.

Peux-tu voir comment les deux composés se dissocient d'abord pour produire des ions (l'ion hydrogène, l'ion hydroxyde, un cation et un anion), puis se rassemblent pour former un composé ionique (le sel) et la molécule d'eau ? C'est pourquoi cette réaction est souvent appelée réaction de neutralisation, car elle produit de l'eau en même temps qu'elle neutralise le pH de l'acide et de la base, qui se trouvent sur des spectres différents de l'échelle du pH.

Pour chaque réaction de neutralisation, tu peux aussi écrire l'équation ionique qui ne prend en compte que le cation et l'anion et ne tient pas compte des ions spectateurs :

\[ Cation^+ + Anion^- \rightarrow \text{Cation-Anion} \]

Exemples de sels

Nous allons ici passer en revue quelques exemples de sels et la façon dont ils sont fabriqués.