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Les molécules chargées d’électricité

Par Mathieu le 09/08/2010 Ressources > Physique-Chimie > Première S > Chimie : les Solutions Électrolytiques

1. Les solides ioniques

1. Structures des cristaux ioniques

Les cristaux ioniques sont constitués d’anions et de cations tenus entre eux par l’attraction électrique.
Cette attraction est responsable de la structure géométrique qu’adopte les ions pour former un cristal. Un ion positif va s’entourer d’ions négatifs et réciproquement et de la même manière que les atomes ou molécules forment les solides, les ions forment les cristaux.

Dans un cristal de chlorure de sodium NaCl, les ions adoptent une structure cubique où un anion est entouré de 6 cations. Un cristal ionique est toujours électriquement neutre donc il y a autant de charges positives que négatives. Par conséquent, certains cristaux possèdent plus d’anions et de cations (ou inversement).

2. Cohésion des cristaux ioniques

La cohésion du cristal est due à l’interaction coulombienne : la force qui lie deux ions :

Les ions étant jointifs la distance qui les sépare correspond à la distance entre leur centre.

La valeur de cette force peut paraître faible (de l’ordre de 10-9 N) mais elle est bien plus importante par rapport au poids (10-25). A cette échelle, c’est la force électrique qui domine. La température de fusion des solides ioniques est assez élevé (801 °C) pour le sel, ce qui veut dire que les liaisons entre ions sont très solides.

2. Polarisation des molécules

1. Électronégativité des atomes

Selon leur configuration électronique, certains atomes capteront les électrons facilement alors que d’autres n’y arriveront pas. Par exemple, l’atome de fluor a pour configuration k2l7, il gagnera facilement un électron pour saturer la couche l.
La facilité des atomes a capté un électron s’appelle l’électronégativité. Dans le tableau périodique, les atomes les plus électronégatifs se trouvent en haut à droite.

2. Polarité d’une liaison chimique

Lorsque deux atomes sont liés chimiquement, c’est qu’ils mettent en commun deux électrons. Les deux électrons sont alors en orbite autour des deux noyaux, ils forment alors la liaison.
Dans le cas de deux atomes identiques, le doublet est également partagé et symétrique par rapport à l’axe de liaison.

Dans le cas où, les deux atomes sont différents, celui qui est le plus électronégatif attire plus fortement le doublet. Le nuage électronique est alors plus dense du côté de l’atome le plus électronégatif et crée une charge négative à cet endroit et positive sur l’autre atome.

Une telle molécule possède deux pôles électriques, on dit qu’elle est polarisée.

3. Dissolution des électrolytes

On dissout une même quantité de quatre cristaux différents dans l’eau et on suit l’évolution de la température.
On remarque la dissolution s’accompagne parfois d’une hausse de température c’est à dire libération de chaleur, on nomme ce type de réaction exothermique.
Les réactions qui récupèrent la chaleur et font baisser la température se disent réaction endothermique.

1. La dissolution

La dissolution des électrolytes dans l’eau peut être décrite en trois étapes :
_ la dissociation. Lors de cette étape, les ions du cristal sont attirés par les molécules d’eau polaires et sont dispersées dans le volume de liquide. Le cristal se désagrège, il se dissout.
_ la solvatation. Par attraction électrostatique, les ions sont passés en solution s’entourent d’un ‘bouclier’ de molécules d’eau qui les pêchent de les rapprocher les uns aux autres.
_ la dispersion. Un fois solvatés, les ions circulent dans la solution et finissent par l’occuper.

Équation chimique de la dissolution :
Le processus de dissolution se traduit par une équation chimique qui s’écrit avec un seul réactif.

2. Concentration des espèces dissoutes

La concentration de soluté apportée est le rapport entre le nombre de mol de solutés et le volume de solution.


Lorsque ce soluté est dissout, il donne des ions en quantité différente par rapport à sa concentration. On doit distinguer la concentration c de soluté apportée et la concentration en espèce dissoute. On note cette dernière entre crochets.

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