L'eau que tu bois, la piscine dans laquelle tu nages et les aliments que tu manges contiennent tous de nombreux produits chimiques différents. Cependant, il y a des produits chimiques que nous pouvons ingérer, mais jusqu'à un certain point. Dans les piscines, par exemple, on ajoute du chlore pour tuer les bactéries, mais comment s'assurer qu'il y en a ? C'est là que les tests d'ions entrent en jeu, car nous pouvons prélever un échantillon d'eau et tester les ions chlorure. Nous allons passer en revue ce test, ainsi que beaucoup d'autres.
Nous commencerons par le test des ions métalliques, qui comprendra le test de la flamme et l'utilisation d'une solution d'hydroxyde de sodium.
Ensuite, nous explorerons le test pour les ions carbonate.
Nous passerons ensuite au test des ions sulfate.
Ensuite, nous explorerons le test pour les ions halogénures.
Enfin, nous étudierons le test pour les ions ammonium.
Test pour les ions métalliques
Lesions métalliques sont des cations. Cela signifie qu'ils sont chargés positivement et qu'ils ont perdu des électrons. Pour détecter les ions métalliques, nous pouvons utiliser deux types de tests: la flamme et l'hydroxyde de sodium. Les ions métalliques sont assez intéressants parce qu'ils sont de couleurs vives différentes, ce qui permet de les distinguer plus facilement et rend l'apprentissage plus amusant. Explorons donc ces deux types de tests.
Test de la flamme
Le test de la flamme est tout à fait passionnant et tu pourrais même l'effectuer dans ta classe. Au cours de ce test, chaque cation métallique produit une flamme de couleur différente.
Avant d'explorer ces différentes couleurs, voyons comment nous procédons à l'expérience:
Tout d'abord, procure-toi une boucle de fil de nichrome et plonge-la dans de l'acide chlorhydrique concentré, puis chauffe-la. Cela permet de nettoyer le fil.
Trempe-le ensuite à nouveau dans l'acide , puis dans le composé métallique à tester.
Tiens maintenant la boucle dans la flamme bleue d'un bec Bunsen.
Tu verras une couleur spécifique, et tu pourras la comparer à celle que nous avons observée lorsque nous avons exploré les différentes couleurs. Si un composé métallique contient un mélange de métaux, certaines couleurs de la flamme peuvent être dominées par d'autres.
Maintenant, explore les différentes couleurs que tu verras et associe-les au bon ion métallique. Les ions lithium, Li+, produisent une flamme cramoisie, les ions sodium (Na+) une flamme jaune, les ions potassium, K+, une flamme lilas, les ions calcium (Ca2+) une flamme rouge-orange, et les ions cuivre, Cu2+, une flamme verte. Ces données sont résumées dans le tableau ci-dessous.
Ion métallique
Couleur de la flamme
Ions de lithium, Li+
Cramoisi
Ions de sodium, Na+
Jaune
Ions depotassium, K+
Lilas
Ionscalcium,Ca2+
Rouge orangé
Cuivre,Cu2+
Vert
Tableau 1 : Différents ions métalliques et la flamme colorée qu'ils produisent lors du test de la flamme.
Utilisation de l'hydroxyde de sodium
Nous pouvons également utiliser une solution d'hydroxyde de sodium pour détecter certains composés inconnus. Mais la gamme est plus restreinte et la réaction n'est pas la même pour tous les ions métalliques. Le premier groupe est constitué des ions aluminium Al3+, des ions calcium Ca2+ et des ions magnésium Mg2+. Lorsque l'on ajoute de l'hydroxyde de sodium au composé contenant ces ions, un précipité blanc se forme.
Si tu continues à ajouter de la solution d'hydroxyde de sodium et que le précipité se dissout, cela signifie que la substance contient des ions aluminium. Cependant, si le précipité ne se dissout pas, il peut s'agir d'ions calcium ou d'ions magnésium, qui peuvent être testés plus avant avec le test de la flamme que nous avons exploré plus haut.
Pour le deuxième groupe d'ions métalliques, nous pouvons utiliser une solution d'hydroxyde de sodium pour détecter les précipités colorés produits. Si un précipité bleu apparaît, la substance contient des ions cuivre (II), si un précipité vert est produit, des ions fer (II) sont présents et si un précipité brun est formé, du fer (III) est présent. Si tu continues à étudier la chimie au A-Level, tu couvriras également ce sujet, il est donc important que tu le comprennes également au niveau du GCSE.
Recherche d'ions carbonate
Lorsque l'on teste les ions carbonate, on procède en deux étapes:
Nous commençons d'abord par la solution que nous testons, à laquelle nous ajoutons un peu d'acide dilué. Cela produira du dioxyde de carbone .
Nous pouvons ensuite tester ce gaz en le faisant barboter dans un tube à essai contenant de l'eau de chaux. Si des carbonates sont présents, l'eau de chaux passera d'une solution claire à une couleur blanche laiteuse et nuageuse.
En regardant le schéma ci-dessus, tu peux voir que le tube à essai contenant notre échantillon est muni d'un bouchon et d'un tube qui le relie au tube contenant l'eau de chaux. Cela permet de s'assurer qu'aucun dioxyde de carbone ne s'échappe et peut être utilisé pour tester la présence d'ions carbonate.
Si tu explorais un composé qui n'est pas inconnu, comme le carbonate de magnésium MgCO3, lorsque celui-ci réagit avec l'acide, le chlorure de magnésium produit du MgCl2, de l'eau et du dioxyde de carbone.
On peut faire barboter ce dioxyde de carbone dans l'eau de chaux et confirmer que nous avons des ions carbonate.
Test pour les ions halogénures
Notre prochain test consiste à détecter les différents ions halogénures, à savoir les ions chlorure, Cl-; les ions bromure, Br-; et les ions iodure, I-.
Pour cette réaction, nous commençons par ajouter un peu d'acide nitrique dilué à la substance que nous testons. Cela permet d'éliminer les ions carbonates produits, qui peuvent affecter nos résultats.
Nous ajoutons ensuite du nitrate d'argent et si un précipité se forme, cela signifie que des ions halogénures sont présents.
Ce test permet également de déterminer exactement quel ion halogénure est présent, il n'est donc pas nécessaire d'effectuer d'autres tests. Pour distinguer les différents halogénures, nous observerons la couleur du précipité produit. Si un précipité jaune est produit, des ions iodure sont présents, si un précipité crème est produit, des ions bromure sont présents, et si un précipité blanc est produit, des ions chlorure sont présents. Ceci est résumé dans la tablette ci-dessous.
Ion halogénure
Couleur du précipité
Ions chlorure Cl-
Blanc
Ionsbromure Br-
Crème
Ionsiodure I-
Jaune
Tableau 2 : Différents ions halogénures et le précipité coloré qu'ils produisent lorsqu'ils réagissent avec de l'acide nitrique et du nitrate d'argent.
Test pour les ions ammonium
Le dernier test que nous allons explorer consiste à détecter les ions ammonium (NH4+). Tu peux trouver des ions ammonium dans une variété de substances différentes telles que la solution d'ammonium ou n'importe quel sel d'ammonium comme le chlorure d'ammonium.
Nous commençons le processus en ajoutant de l'hydroxyde de sodium dilué à notre substance, puis nous continuons à chauffer doucement cette combinaison.
Si des ions ammonium sont présents, ils se transformeront en gaz ammoniac. Tu peux ensuite tester cela à l'aide d'un papier tournesol rouge humide, qui deviendra bleu s'il y a des ions ammonium.
Recherche d'ions - Principaux enseignements
Pour tester les ions métalliques, on peut utiliser le test de la flamme et l'hydroxyde de sodium.
En fonction du métal, une couleur différente apparaîtra, ce qui nous permettra d'identifier le métal présent.
Pour tester les ions carbonates, nous utilisons de l'acide dilué et nous faisons barboter le gaz produit dans de l'eau de chaux ; s'il devient blanc laiteux, c'est qu'il y a des ions carbonates.
Pour tester les ions sulfate, nous utilisons de l'acide chlorhydrique et une solution de chlorure de baryum, si des ions sulfate sont produits, tu verras un précipité blanc se former.
Pour détecter les ions halogénures, nous avons utilisé de l'acide nitrique dilué et du nitrate d'argent, le résultat nous dira si des ions halogénures sont présents et lesquels.
Pour détecter les ions ammonium, nous utilisons de l'hydroxyde de sodium, si des ions ammonium sont présents, le papier tournesol rouge humide deviendra bleu.
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Questions fréquemment posées en Test des ions
Qu'est-ce qu'un test des ions en chimie ?
Un test des ions en chimie est une méthode pour identifier et quantifier les ions présents dans une solution.
Comment détecter les ions dans une solution ?
Pour détecter les ions, on peut utiliser des réactifs spécifiques qui produisent des réactions de précipitation, des changements de couleur ou des émissions de gaz.
Quels sont les réactifs couramment utilisés pour tester les ions ?
Des réactifs courants pour tester les ions incluent le nitrate d'argent pour les ions chlorure et le sulfate de baryum pour les ions sulfate.
Pourquoi tester les ions dans une solution est-il important ?
Tester les ions est important pour déterminer la composition chimique, ce qui peut être crucial pour des applications scientifiques, industrielles et environnementales.
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Gabriel Freitas est un ingénieur en intelligence artificielle possédant une solide expérience en développement logiciel, en algorithmes d’apprentissage automatique et en IA générative, notamment dans les applications des grands modèles de langage (LLM). Diplômé en génie électrique de l’Université de São Paulo, il poursuit actuellement une maîtrise en génie informatique à l’Université de Campinas, avec une spécialisation en apprentissage automatique. Gabriel a un solide bagage en ingénierie logicielle et a travaillé sur des projets impliquant la vision par ordinateur, l’IA embarquée et les applications LLM.
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