TP : La famille des halogènes

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Tony Leparoux, professeur de physique-chimie

TP : La famille des halogènes

On trouve de nombreuses espèces chimiques contenant du chlore Cl, du brome Br, de l’iode I et du fluor F dans l’eau de mer . A 0 °C et sous la pression atmosphérique, les corps simples (composés d’un seul élément chimique) formés par les halogènes sont des molécules diatomiques appelés

dihalogènes

: difluor F2, dichlore Cl2, dibrome Br2, diiode I2. Dans la nature, ces dihalogènes sont instables et les halogènes se trouvent plutôt sous la forme d’anions

halogénures Cl

^-

, Br

^-

, I

^-

, F

^-, combinés avec des cations (potassium K⁺, sodium Na⁺…) dans des sels…

Avant toute manipulation, tu analyseras bien les étiquettes de dangers associées aux produits utilisés.

1/ Etude structurale des halogènes.

Compléter le tableau suivant:

Elément et numéro atomique

Z

Fluor F Z = 9

Chlore Cl Z = 17

Brome Br Z = 35

Iode I 53

Structure électronique de l'atome

(K)(L)(M)

En regardant sur ta classification

N° de la colonne du tableau périodique Formule chimique de

l'ion halogénure Formule de la molécule formée

(appelée corps simple)

F

2

Cl

2

Br

2

I

2

Etat physique de la

molécule à 20 °C

Gaz

Couleur de la

molécule

Jaune pâle

Remarque : Le difluor F

₂

ne sera pas considéré dans ce TP : C’est un gaz jaune pâle, très irritant qui réagit avec l’eau, donc insoluble dans l’eau.

2/ Propriétés physiques à température ambiante.

Sur votre table, vous disposez d’eau de diiode qui contient la molécule de diiode I2 + de l’eau.

Sur votre table, vous disposez d’eau de dibrome qui contient la molécule de dibrome Br2 + de l’eau.

Sur votre table, vous disposez d’eau de dichlore qui contient la molécule de dichlore Cl2 + de l’eau.

 Verse dans le tube à essai n°1 : 2mL d’eau de dichlore + 1 mL de cyclohexane très délicatement.

 Verse dans le tube à essai n°2 : 2mL d’eau de dibrome + 1 mL de cyclohexane très délicatement.

 Verse dans le tube à essai n°3 : 2mL d’eau de diiode + 1 mL de cyclohexane très délicatement.

Puis, agite vigoureusement les tubes à essais avec un bouchon et laisse reposer. Schématise les résultats.

Questions :

1/ Note la couleur de chacune des eaux de dihalogènes (dibrome, dichlore et diiode)

Eau de dihalogène Dichlore Dibrome diiode

Couleur

(2)

Tony Leparoux, professeur de physique-chimie 2/ Dans quel solvant la couleur du dichlore est-elle la plus intense ?...

3/ Dans quel solvant la couleur du dibrome est-elle la plus intense ? ...

4/ Dans quel solvant la couleur du diiode est-elle la plus intense ? ...

5/ Dans quel solvant le dichlore, le dibrome et le diiode sont-ils le plus solubles ? ...

6/ Que peut-on dire de la solubilité des corps simples dihalogènes:

………

……….

RETIENS BIEN LES RESULTATS OBTENUS JUSQU’A LA FIN DU TP

3/ Mise en évidence des ions halogènures.

Vide les tubes à essais précédents dans le bidon de récupération.

A/ Action du nitrate d’argent sur les ions halogénures

Prépare 3 nouveaux tubes à essais contenant chacun :

 Tube à essai n°1 : 2 mL d'une solution aqueuse de chlorure de potassium (K⁺+ Cl^-

)

 Tube à essai n°2 : 2 mL d'une solution aqueuse de bromure de potassium (K⁺ + Br ^-)

 Tube à essai n°3 : 2 mL d'une solution aqueuse de iodure de potassium (K⁺ + I^-) Ajoute 1 mL de nitrate d'argent (Ag⁺ + NO3

-) dans chaque tube. Observe et schématise les résultats.

Questions :

1/ Qu’observe-t-on dans les 3 premiers tubes à essais, après ajout de nitrate d’argent ?

……….

2/ Quels ions réagissent avec la solution de nitrate d’argent ?

………...

3/ Donne la formule du solide formé dans chaque cas :

………

4/ Quelle propriétés commune ont les ions halogénure avec l’ion argent Ag

⁺

?

………

B/ Action du nitrate de plomb sur les ions halogénures

 Tube à essai n°1 : 2 mL d'une solution aqueuse de chlorure de potassium (K⁺+ Cl^-

)

 Tube à essai n°2 : 2 mL d'une solution aqueuse de bromure de potassium (K⁺ + Br ^-)

 Tube à essai n°3 : 2 mL d'une solution aqueuse de iodure de potassium (K⁺ + I^-) Ajoute 1 mL nitrate de plomb (Pb²⁺ + 2 NO3

-) dans chaque tube. Observe et schématise les résultats.

(3)

Tony Leparoux, professeur de physique-chimie 1/ Donne la formule du solide formé dans chaque cas, en t’inspirant du A/

………

……….

2/ Quelles propriétés commune ont les ions halogénures avec les ions Pb²⁺

?

Bilan du 3/ : Pour le A/ et le B/ , écris toutes les équations-bilans des transformations chimiques qui se sont produites, en suivant les exemples ci-dessous.

Ag

⁺

+ Cl

^-

 AgCl Pb

²⁺

+ 2 Cl

^-

 PbCl

₂

4/ Action des ions halogénures sur une solution de permanganate de potassium (K⁺+ MnO4-).

 Tube à essais n°1 : 2 mL d'une solution aqueuse de chlorure de potassium (K⁺+ Cl^-

)

 Tube à essais n°2 : 2 mL d'une solution aqueuse de bromure de potassium (K⁺ + Br ^-)

 Tube à essais n°3 : 2 mL d'une solution aqueuse de iodure de potassium (K⁺ + I^-)

Ajoute, dans chaque tube, 1 mL de solution de permanganate de potassium (K

⁺

+ MnO

4-

).

Bouche les tubes à essais et agite vigoureusement. Laisse reposer quelques instants.

Puis, ajoute 1 mL de cyclohexane dans chaque tube à essai et agite de nouveau.

Schématise les résultats.

Questions :

1/ Les ions permanganate MnO

₄^-

réagissent-ils avec les ions potassium K

⁺

?

………

2/ Compare les tubes à essais à ceux de l’expérience du début.

………

3/ En quoi se sont donc transformés les ions halogénures ?

………

4/ Quelle propriétés communes possède tous les ions halogénures vis-à-vis des ions permanganate ?

(Indice : l’ion permanganate est un puissant oxydant)

………

Ouverture : Dans les piscines, on désinfecte l’eau indifféremment avec du brome ou du chlore. Pourquoi ?