Atomes et ions

Le cours

Atomes et ions

I. Structure de l'atome

A. Constitution de l'atome

Un atome est constitué de deux parties :

1. Le noyau (au centre) - Chargé positivement - Contient des protons (+) et des neutrons (neutres) - Très petit mais très lourd

2. Les électrons (autour du noyau) - Chargés négativement (-) - Tournent autour du noyau sur des orbites - Très légers

      e⁻  e⁻
        \  /
    e⁻ - (⊕) - e⁻   (⊕) = noyau (+)
        /  \         e⁻ = électron (-)
      e⁻  e⁻

B. Neutralité électrique de l'atome

Règle : Un atome est électriquement neutre

Nombre de protons (+) = Nombre d'électrons (-)

Exemple : Atome d'hydrogène (H) - 1 proton dans le noyau - 1 électron autour du noyau - Charge totale = 0 (neutre)

Exemple : Atome de sodium (Na) - 11 protons dans le noyau - 11 électrons autour du noyau - Charge totale = 0 (neutre)

II. Les ions

A. Définition

Ion : Atome (ou groupe d'atomes) qui a gagné ou perdu des électrons.

Un ion porte une charge électrique.

B. Formation d'un ion

1. Perte d'électrons → Formation d'un cation (charge +)

Atome de sodium (Na)  →  Perte de 1 e⁻  →  Ion sodium (Na⁺)
   (11 p⁺, 11 e⁻)                            (11 p⁺, 10 e⁻)
      Neutre                                   Charge +1

2. Gain d'électrons → Formation d'un anion (charge -)

Atome de chlore (Cl)  →  Gain de 1 e⁻  →  Ion chlorure (Cl⁻)
   (17 p⁺, 17 e⁻)                          (17 p⁺, 18 e⁻)
      Neutre                                  Charge -1

C. Deux types d'ions

1. CATIONS (charges positives +) - Formés par perte d'électrons - Noms : ion sodium, ion cuivre II, ion fer II, ion calcium...

Exemples :
Na⁺  (ion sodium)
Cu²⁺ (ion cuivre II)
Fe²⁺ (ion fer II)
Ca²⁺ (ion calcium)

2. ANIONS (charges négatives -) - Formés par gain d'électrons - Noms se terminent souvent par -ure ou -ate

Exemples :
Cl⁻   (ion chlorure)
SO₄²⁻ (ion sulfate)
NO₃⁻  (ion nitrate)
OH⁻   (ion hydroxyde)

III. Formules et noms de quelques ions

Cations courants

Anions courants

IV. Solutions aqueuses

Solution aqueuse : Mélange homogène obtenu en dissolvant une ou plusieurs substances dans l'eau.

Exemple en Côte d'Ivoire : - Sel + Eau = Eau salée (contient Na⁺ et Cl⁻) - Sucre + Eau = Eau sucrée - Eau minérale = eau + ions dissous (Ca²⁺, Mg²⁺, Cl⁻, SO₄²⁻...)

V. Identification de quelques ions

A. Identification des cations métalliques

Test à la soude (NaOH) : On ajoute quelques gouttes de soude dans une solution contenant des ions métalliques.

Expérience :

Solution de sulfate de cuivre (Cu²⁺) + Soude (OH⁻)
              ↓
     Précipité BLEU d'hydroxyde de cuivre

B. Identification des anions

1. Test de l'ion chlorure (Cl⁻) : On ajoute quelques gouttes de nitrate d'argent (AgNO₃).

Cl⁻ + Ag⁺ → Précipité BLANC (AgCl)

2. Test de l'ion sulfate (SO₄²⁻) : On ajoute quelques gouttes de chlorure de baryum (BaCl₂).

SO₄²⁻ + Ba²⁺ → Précipité BLANC (BaSO₄)

VI. Applications en Côte d'Ivoire

A. Eau minérale ivoirienne

Étiquette typique d'eau minérale :

Composition en mg/L :
- Calcium (Ca²⁺)      : 80 mg/L
- Magnésium (Mg²⁺)    : 26 mg/L
- Sodium (Na⁺)        : 11 mg/L
- Chlorures (Cl⁻)     : 14 mg/L
- Sulfates (SO₄²⁻)    : 10 mg/L

B. Électrolytes dans le corps

Quand on a la diarrhée (courante en Côte d'Ivoire), on perd des ions essentiels. Le Sérum de Réhydratation Orale (SRO) contient : - Na⁺ (sodium) - K⁺ (potassium) - Cl⁻ (chlorure)

C. Agriculture

Les engrais contiennent des ions pour nourrir les plantes : - NO₃⁻ (nitrates) pour la croissance - K⁺ (potassium) pour les fruits - Ca²⁺ (calcium) pour les racines