Chapitres
Introduction
Comment savoir si une eau minérale est salée ?
Réponse : il faut regarder les indications inscrites sur l'étiquette. Le goût salé est dû à la présence d'ions sodium notés Na+. Plus la quantité de matière d'ions sodium est grande, plus l'eau est salée. À quoi correspond exactement l'écriture Na+ ?
Les ions dans une eau minérale
L'étiquette d'une eau minérale permet de connaître sa concentration (en mg/L) en sels minéraux. Ces derniers sont appelés ions et ils sont souvent désignés par leur formule chimique :
- Na+ : ion sodium,
- Mg2+ :ion magnésium,
- Ca2+ :ion calcium,
- K+ : ion potassium,
- Cl- :ion chlorure,
- NO3-: ion nitrate,
- SO42- :ion sulfate,
- HCO3- :ion hydrogénocarbonate.
Il existe donc deux types d'ions : les ions chargés positivement appelés cations et les ions chargés négativement appelés anions.
La charge des ions
Un atome est électriquement neutre. Par exemple, l'atome de magnésium compte 12 charges positives portées par son noyau et 12 charges négatives portées par ses 12 électrons.
Un ion, en revanche, est une particule chargée. Par exemple, l'ion magnésium porte 2 charges positives. Il faudrait, en fait, dire que l'ion magnésium compte un excès de 2 charges positives par rapport aux charges négatives. Comment cela est-il possible ?
Dans l'atome de magnésium, 2 électrons sont situés sur la couche externe. Ils sont donc peu liés au noyau et peuvent, sous l'effet de causes diverses, s'échapper de l'atome. Un ion magnésium est un atome qui a perdu 2 électrons ; il compte toujours 12 charges positives mais seulement 10 charges négatives. Il possède 2 charges positives en excès, d'où l'écriture Mg2+. Un ion chargé positivement est donc un atome qui a perdu un ou plusieurs électrons.
Un atome peut également gagner des électrons, c'est-à-dire des charges négatives. Il possède alors des charges négatives en excès. Ainsi, l'ion chlorure est un atome de chlore qui a gagné 1 électron, d'où l'écriture Cl-. Cet ion compte 17 charges positives et 18 charges négatives
Un ion chargé négativement est donc un atome qui a gagné un ou plusieurs électrons.
Remarques :
Un groupement d'atomes peut également perdre ou gagner des électrons. Par exemple, le groupement composé d'1 atome de soufre et de 4 atomes d'oxygène peut gagner 2 électrons : il compte alors 2 charges négatives en excès et s'écrit SO42-.
Le nombre de charges positives du noyau reste toujours identique.
L'origine des ions dans les eaux minérales
Lors de son cheminement sous terre, l'eau s'enrichit en sels minéraux.Elle devient minérale et comporte alors beaucoup d'ions.
Pourquoi ces ions apparaissent-ils ?
Certains solides comme le sel (chlorure de sodium) sont constitués d'ions sodium Na+ et d'ions chlorure Cl-; une fois dans l'eau ces ions se dissocient aisément et on obtient une solution ionique de formule chimique (Na+ + Cl-). Celle-ci traduit le fait qu' il y a la même quantité d'ions sodium Na+ et d'ions chlorure Cl-.
De même, la dissolution du sulfate de sodium dans l'eau fait apparaître, pour chaque molécule de sulfate de sodium dissoute, 1 ion sulfate SO42- et 2 ions sodium Na+. La formule de la solution chimique est alors (2Na+ + SO42-).
On constate que ces solutions ioniques contiennent toujours le même nombre de charges positives et négatives : les solutions ioniques sont électriquement neutres.
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