Réactions des solutions acides et basiques
Objectifs
À la fin de ce chapitre, vous saurez :
• montrer que les solutions acides et basiques contiennent des ions ;
• identifier l'ion commun aux solutions acides (H3O+) et l'ion commun aux solutions basiques (OH-) ;
• réaliser la réaction d'un métal avec une solution acide ou basique et reconnaître un dégagement de dihydrogène ;
• citer des matériaux qui réagissent, ou ne réagissent pas, avec les solutions acides ou basiques.
Prérequis : solutions acides et basiques, concentration molaire, équation d'une réaction chimique.
Situation de départ
Les colonnes en marbre de certains monuments anciens sont rongées. Les détartrants, le vinaigre ou les déboucheurs d'éviers sont vendus dans des flacons en verre ou en plastique, jamais dans des boîtes métalliques. Comment expliquer ces observations ?
I. Le caractère ionique des solutions acides et basiques
1. Elles conduisent le courant
On réalise un circuit en série comprenant un générateur de tension continue, un interrupteur, un rhéostat, une lampe et un électrolyseur. On place successivement dans l'électrolyseur des solutions d'acide chlorhydrique, d'acide sulfurique, d'acide éthanoïque, de soude, de potasse et d'ammoniac : la lampe s'allume à chaque fois (plus faiblement avec l'acide éthanoïque et l'ammoniac, à concentration égale).
Les solutions aqueuses acides et basiques conduisent le courant électrique : elles renferment des ions ; on dit qu'elles ont un caractère ionique.
2. L'ion commun aux solutions acides
Acide chlorhydrique. Avec quelques gouttes de nitrate d'argent (Ag+ + NO3-), il donne un précipité blanc qui noircit à la lumière, le chlorure d'argent :
Acide sulfurique. Avec le chlorure de baryum (Ba2+ + 2 Cl-), il donne un précipité blanc de sulfate de baryum :
Toutes les solutions aqueuses acides renferment des ions hydronium H3O+ et des ions négatifs (Cl-, SO42-, NO3-...).
3. L'ion commun aux solutions basiques
Soude. Un fil d'acier trempé dans la soude colore en jaune la flamme d'un bec Bunsen : la solution contient des ions sodium Na+. Versée dans une solution de chlorure de fer (III), elle donne un précipité rouille d'hydroxyde de fer (III) :
Toutes les solutions aqueuses basiques renferment des ions hydroxyde OH- et des ions positifs (Na+, K+...). Les ions des solutions sont entourés de molécules d'eau : on dit qu'ils sont hydratés.
II. Réactions avec les métaux
1. Solutions acides et métaux
Avec le fer. On verse de l'acide chlorhydrique sur de la limaille de fer dans un tube à essais. Un gaz incolore se dégage ; présenté à une flamme, il provoque une petite détonation : c'est du dihydrogène H2. Après filtration, le liquide donne avec la soude un précipité vert d'hydroxyde de fer (II) : il contient des ions Fe2+. Avec le nitrate d'argent, il donne un précipité blanc : les ions Cl- sont toujours présents, ce sont des ions spectateurs (indifférents).
Avec le zinc. On observe aussi un dégagement de dihydrogène ; le filtrat donne avec la soude un précipité blanc gélatineux d'hydroxyde de zinc, soluble dans un excès de soude : il contient des ions Zn2+.
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