les solides ioniques
a) [Fig. 2a] Indiquez si les ions sodium sont en contact avec d'autres ions sodium et si des ions chlorure sont en contact avec d'autres ions chlorure.
b) [Fig. 2b] Quels sont les plus proches voisins d'un ion sodium ? À l’aide de la figure 2b, précisez combien d'ions touchent un ion sodium.
c) [Fig. 2b] Quels sont les plus proches voisins d'un ion chlorure ? À l’aide de la figure 2b et en tenant compte du fait que les cubes sont empilés, précisez combien d'ions touchent un ion chlorure.
d) Les ions sodium et chlorure tendent-ils à s'attirer ou à se repousser ? Justifiez votre réponse.
e) [Fig. 2a] Exprimez la distance r entre le centre d'un ion chlorure et le centre d'un ion sodium en contact, en fonction de rNa+et de
rCl−. Calculez r.
f) Calculez l'intensité de la force électrostatique FNa/Cl s'exerçant entre un ion chlorure et un ion sodium en contact.
g) [Fig. 2a] En utilisant la figure 2a, exprimez la longueur d'une arête du cube en fonction de rNa+et de
rCl−, puis
calculez cette distance. En utilisant le théorème de Pythagore, calculez la longueur d'une diagonale d'une face du cube. En déduire alors la distance séparant les centres de deux ions chlorure les plus proches.
h) La force s'exerçant entre deux ions chlorure sera-t-elle attractive ou répulsive ? Cette force aura-t-elle une intensité plus ou moins grande que celle s'exerçant entre un ion sodium et un ion chlorure ?
DISSOLUTIONS DE SOLIDES DANS LES SOLVANTS.
1. Comprendre la dissolution
Doc 1 : animation « Dissolution NaCl» ou « Dissolution substance chimique » Dissolution
Doc 2 : Solubilité et saturation.
Quand un soluté (espèce chimique à dissoudre) et le solvant (espèce chimique qui dissout le soluté) sont
compatibles, on ne peut pas dissoudre une masse infinie de soluté dans le solvant pour former une solution. Au-delà d’une certaine masse de soluté introduite, la solution est dite saturée : on ne peut plus dissoudre de soluté et il reste du solide non dissous. La solubilité est la masse maximale de soluté qu’on peut dissoudre dans un litre de solution.
Elle est exprimée en gramme par litre (g.L-1).
Doc 3 : polarité d’un solvant.
Un solvant polaire est formé de molécules polaires.
Un solvant apolaire est formé de molécules apolaires.
PROTOCOLE.
On veut tester la solubilité :
des espèces solides suivantes : Dans les solvants suivants : 1- Le chlorure de sodium NaCl a- L’eau, solvant polaire 2- Le saccharose C12H22O11
b- L’éthanol, solvant apolaire c- Le cyclohexane, solvant polaire
Les 6 expériences sont réalisées avec le même protocole : - introduire dans un tube à essais une spatule du corps solide - Ajouter environ 5 mL de solvant.
- Boucher le tube à essais et agiter.
- Laisser reposer le tube à essais et observer.
1- Réaliser les 6 expériences décrites par le protocole.
2- Compléter le tableau suivant, en indiquant si le solide a été dissous ou non :
Eau Ethanol Cyclohexane
NaCl
C12H22O11
3- Dans l’animation, pourquoi les molécules d’eau s’orientent-elles différemment à proximité d’un ion Cℓ− et d’un ion Na+ ?
4- Le chlorure de sodium est un solide formé d’ions. Dans quel type de solvant (polaire ou apolaire) est-il fortement soluble ?
5- Quelle particularité présente la structure du cristal ionique ? Quel type d’interaction existe-t-il entre les ions du cristal ?
6- Écrire une équation traduisant la dissolution du chlorure de sodium (sel de table) dans l’eau.
7- Le saccharose est une molécule polaire .Dans quel type de solvant est-il soluble ? insoluble ?
2. Dissolution d’un solide ionique
Données :
M(Fe) = 55,8 g.mol-1 ; M(Cℓ) = 35,5 g.mol-1
- Les ions chlorure (Cℓ−) ne donnent aucune couleur aux solutions dans lesquelles ils se trouvent ;
- Les ions fer III (Fe3+) donnent une coloration orange aux solutions dans lesquelles ils se trouvent.
Protocole expérimental :
Proposez un protocole de fabrication de la solution à partir des données ci-dessus ; Vous indiquerez la masse de solide à prélever Mettez en œuvre ce protocole après vérification par le professeur.
Vérification de votre préparation :
Mesurez, à l’aide d’un spectrophotomètre, l’absorbance de la solution que vous venez de préparer.
Les mesures se feront à λλλλ = 450 nm Comparez sa valeur à celle de la solution témoin (au bureau).
Ajustez votre protocole au besoin.
Remarque : si votre solution est bien préparée, son absorbance doit être voisine de la solution de référence (témoin) mise à votre disposition.
Chlorure de fer (III) Hexahydraté (perchlorure de fer)
On souhaite préparer un volume Vsol = 100,0 mL d’une solution aqueuse de chlorure de Fer (III) dont la concentration molaire en ions chlorure (Cℓ−) est égale à c = 7,8.10-2 mol.L−−−−1. Pour obtenir cette solution, il faudra prélever et dissoudre un solide appelé « chlorure de fer (III) hexahydraté », de formule (FeCl3, 6 H2O). Par la suite, ce solide sera noté S.
