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© PIERRON 2011 Identification d'ions (page 1)

Document du professeur 1/11

Programme : BO n° 4 du 29 avril 2010

LA SANTÉ

Les citoyens doivent acquérir une culture scientifique de façon à procéder à des choix raisonnés en matière de

santé.

L'objectif de ce thème est de montrer et d'expliquer le rôle des sciences physiques et chimiques dans les

domaines du diagnostic médical et des médicaments.

NOTIONS ET CONTENUS COMPÉTENCES ATTENDUES

Le diagnostic médical Éléments chimiques.

Isotopes, ions monoatomiques

Extraire et exploiter des informations concernant la nature des espèces chimiques citées dans des contextes variés. Mettre en oeuvre un protocole pour identifier des ions. On peut aussi associer cette identification des ions aux thèmes suivants :

Les médicaments

Solution : solvant, soluté, dissolution

d'une espèce moléculaire ou ionique Savoir qu'une solution contient des molécules ou des ions.

Mettre en oeuvre un protocole pour identifier des ions. Les besoins et les réponses de l'organisme lors d'une pratique sportive

Solution : solvant, soluté, dissolution

d'une espèce moléculaire ou ionique Savoir qu'une solution contient des molécules ou des ions.

Mettre en oeuvre un protocole pour identifier des ions.

Pré requis :

o Solvant o Ions

Mots-clé :

o Ions o Protocole o Test d'identification

Liste de matériel :

Poste élève

o Portoir Ref. : 00019 o 12 Tubes à essai Ref. : 08666 o Grenaille de zinc (ou lame de zinc à découper en petits morceaux) Ref. : 01900067 o Solution de nitrate d'argent en flacons compte gouttes 1.10-2 mol.L -1

Ref. : 01105100

o Solution de sulfate de sodium 10 -1 mol.L -1

Ref. : 01835980

o Solution de chlorure de sodium Ref. : 01808980 o Solution de nitrate de baryum Ref. : 01226500 o Solution de sulfate de potassium o Solution d'oxalate d'ammonium Ref. : 01091250 o Solution de nitrate de sodium (1 L acide nitrique 10-1 mol.L -1 et 4 g d'hydroxyde de sodium, ajuster le pH à 7 avec la solution de soude) o Solution de chlorure d'ammonium Ref. : 01078980 o Solution d'hydroxyde de calcium Ref. : 01272980 Physique - Chimie

IDENTIFICATION D'IONS

Niveau 2

de

THEME : LA SANTE

© PIERRON 2011 Identification d'ions (page 2)

Document du professeur 2/11

o Solution de chlorure de calcium Ref. : 01269250 o Solution d'hydroxyde de sodium Ref. : 01221980 o Solution de permanganate de potassium 10 -2 mol.L -1

Ref. : 01699500

o Solution acide sulfurique 9 mol.L -1

Ref. : 01048980

o Eau distillée Ref. : 01372994 o Lunettes de protection Ref. : 43527 o Gants Ref. : 15239

Remarques, astuces :

Le choix des ions à mettre en évidence est fonction des différentes eaux que l'on souhaite utiliser mais

également des tests à mettre en oeuvre :

o La mise en évidence des ions magnésium à l'aide de quelques gouttes d'une solution de soude décimolaire en présence de jaune de thiazole (jaune Titan) donne l'apparition d'une laque rouge, délicate à observer et seulement si la concentration est suffisante. o Les ions potassium donnent en présence de picrate de sodium un précipité jaune parfois difficile à observer. o Il existe plusieurs tests pour caractériser les ions nitrate.

L'un d'entre eux est proposé dans le TP ci-après développé pour les élèves. Un autre est

proposé ci-dessous mais il ne peut être fait qu'avec de grandes précautions (sous la hotte en

raison de la formation de dioxyde d'azote).

Expérience préliminaire :

Placer, dans deux tubes à essais, un morceau de tournure de cuivre et verser dans l'un 2 mL d'acide sulfurique et dans l'autre 2 mL d'acide nitrique.

Avec l'acide sulfurique, il ne se passe rien.

Avec l'acide nitrique, on observe le dégagement de monoxyde d'azote qui devient instantanément du dioxyde d'azote, gaz roux et toxique, au contact de l'air. La présence d'ions nitrate peut donc se mettre en évidence par le dégagement de ce gaz à

conditions que le milieu soit acidifié ce qui explique l'ajout de l'acide sulfurique lors de la mise

en évidence des ions nitrate. Attention : ne pas respirer les vapeurs dans les tubes à essais

Mise en évidence des ions nitrate :

Versez, dans quatre tubes à essais, 2 mL des solutions : - Nitrate de potassium - Sulfate de potassium - Nitrate de sodium - Chlorure de sodium - dans un cinquième, la même quantité d'eau distillée. Ajouter ensuite dans chaque tube à essais 1 petit morceau de tournure de cuivre et, avec de grandes précautions, 5 gouttes d'acide sulfurique concentré. Observer. Attention : ne pas respirer les vapeurs dans les tubes à essais o Il est possible de mettre FACILEMENT en évidence les ions sulfate dans différentes eaux. En présence de chlorure de baryum, les ions sulfate précipitent sous forme de sulfate de baryum de couleur blanche. Le processus à suivre est identique à celui pour les ions Cl par exemple. Le professeur pourra le mettre en oeuvre s'il juge qu'il en a le temps. © PIERRON 2011 Identification d'ions (page 3)

Document du professeur 3/11

Test avec la solution de chlorure de baryum : Ba

2+ + 2 Cl Verser, dans quatre tubes à essais, 2 cm en hauteur des solutions ci-dessous et dans un

cinquième, sur la même hauteur, la même eau distillée que celle qui a servi pour réaliser les

solutions. Ajouter ensuite dans chaque tube 10 gouttes d'une solution de chlorure de baryum qui constitue le réactif. Observer, complétez le tableau ci-dessous et répondez aux questions posées.

Tube n°

1 234 5

Nom de la

solution testée

Solution de

sulfate de sodium

Solution de

chlorure de sodiumSolution de nitrate de baryumSolution de sulfate de potassium

Eau distillée

Formule du

soluté 2 Na Na + Cl K + Cl 2 K

Observations

Précipité blanc de

sulfate de baryum

Rien Rien

Précipité blanc de

sulfate de baryum Rien a. Quel est le rôle de l'eau distillée ?

L'eau distillée ayant constitué le solvant des solutions utilisées, le tube 5 est donc un témoin qui

permet de montrer que les réactions susceptibles de se produire ne sont pas imputables au solvant.

b. Lorsqu'une réaction a lieu dans un tube à essais, avec quel ion apporté la réaction a-t-elle lieu ?

Justifier.

Le réactif apporte les ions chlorure et baryum.

Dans les tubes 2 et 3 les solutions contiennent des ions chlorure et il ne se produit aucune réaction.

Par conséquent, seul l'ion argent Ba

2+ peut être responsable d'une réaction dans un tube à essai. c. À quel ion présent dans la solution la réaction observée est-elle due ? Justifier.

Les tubes 1 et 2 ont en commun les ions sodium : aucune réaction n'a lieu dans le tube 2 : les ions

sodium ne réagissent donc pas avec le réactif.

Les tubes 3 et 4 ont en commun les ions potassium : si aucune réaction n'a lieu dans le tube 3 cela

signifie que les ions potassium ne réagissent pas avec le réactif introduit. Les tubes 2 et 3 renferment les ions chlorure : aucune réaction ne se produit.

On observe une réaction de précipitation dans les deux seuls tubes à essais 1 et 4 qui renferment tous

les deux des ions sulfate. d. Quel ion peut donc être mis en évidence par le réactif utilisé ? Il s'agit de l'ion sulfate mis en évidence par l'ion baryum. Complétez la conclusion ci-dessous en répondant

Conclusion :

L'eau distillée est le solvant des solutions employées : si une réaction a lieu dans un tube à essai, cela ne

peut pas être dû à sa présence. Dans les tubes 1 et 4, on observe la formation d'un précipité de couleur blanche.

L'ion apporté qui intervient dans la réaction chimique de formation du précipité est l'ion baryum Ba

2+ car si c'était l'ion apporté Cl qui réagissait, il devrait y avoir un précipité dans le tube 2 ce qui est démenti par l'observation. L'ion, présent en solution, qui réagit avec l'ion baryum Ba 2+ apporté est l'ion sulfate Le réactif utilisé sert à mettre en évidence les ionssulfate. © PIERRON 2011 Identification d'ions (page 4)

Document du professeur 4/11

o En ce qui concerne l'activité 2, le choix des eaux se fait en fonction de la concentration affichée

sur les étiquettes, il faut veiller à ce que l'écart de concentration entre les différentes eaux soit

suffisant. Par exemple :

La plus riche en ions chlorure Cl

: par exemple dans l'eau TAILLEFINE ou Saint Yore dégazée

La plus riche en ions calcium Ca

2+ : par exemple dans l'eau HEPAR

La plus pauvre en ions nitrate NO

3- : par exemple dans l'eau SAINT AMAND Hépar Saint Amand Taillefine St Yore dégazée

Calcium 555 176 250 90

Magnésium 110 46 4 11

Sodium 14 28 6 1708

Potassium 4 5 2 132

Bicarbonates 403 312 302 4368

Sulfates 1479 372 245 174

Chlorures 11 37 218 322

Nitrates 2,9 0 6 6

Fluorures 0,4 2 1

silice La plus riche en ions sulfate est aussi l'eau HEPAR

o Rappeler impérativement aux élèves les dangers présentés par l'acide sulfurique dont la

fiche sécurité est jointe :

Prolongements possibles :

Eaux et santé

Pour les bébés, il est préférable que l'eau utilisée pour les biberons eau soit très pauvre en ions

nitrate et faiblement minéralisée. L'organisme des nourrissons est fragile : avant 6 mois, leur

Acidesulfurique

R14:réagitviolemmentaucontactdel'eau

R35:Provoquedegravesbrûlures

R37:Irritantpourlesvoiesrespiratoires

S26:encasdecontactaveclesyeux,laver

immédiatementetabondammentavecde l'eauetconsulterunspécialiste

S30:nejamais

verserdel'eaudansce produit

S45:Encasd'accidentoudemalaise

consulterimmédiatementunmédecin(si possibleluimontrerl'étiquette) © PIERRON 2011 Identification d'ions (page 5)

Document du professeur 5/11

appareil digestif n'étant pas totalement formé, les nitrates peuvent être transformés en nitrites

susceptibles d'oxyder l'hémoglobine.

Il s'agit de la " maladie bleue » ou méthémoglobinémie : la méthémoglobine formée empêche la

bonne oxygénation du sang. L'AFFSA recommande de ne pas dépasser une teneur de 10 mg.L -1 en ions nitrate pour une eau destinée à un bébé alors que pour un adulte la teneur maximale admissible est 50 mg.L -1 © PIERRON 2011 Identification d'ions (page 6)

Document du professeur 6/11

Objectifs :

- Mettre en oeuvre un protocole pour identifier des ions. - Savoir qu'une solution peut contenir des ions. - Interpréter les informations provenant d'étiquettes et de divers documents.

L'Institut français de nutrition recommande de varier les eaux de consommation, le choix de l'eau devant

être adapté aux besoins du moment.

Chez la femme enceinte dont les besoins calciques sont accrus, une eau riche en ions calcium peut être

recommandée.

Pour l'eau des biberons des bébés, il vaut mieux choisir une au faiblement minéralisée, dont la teneur en

ions nitrate est inférieure à 10 mg.L -1

Certaines personnes doivent veiller à la teneur en sel dans leur alimentation et choisir une eau peu riche

en ions sodium.

Il est donc primordial de savoir identifier la présence de certains ions dans les eaux de consommation.

C'est le but de cette séance expérimentale.

ACTIVITÉ 1 : mise en évidence de quelques ions par des réactifs appropriés.

1.1 Test avec la solution de nitrate d'argent : Ag

Verser, dans quatre tubes à essais, 2 cm en hauteur des solutions ci-dessous et dans un cinquième, sur la

même hauteur, la même eau distillée que celle qui a servi pour réaliser les solutions.

Ajouter ensuite dans chaque tube 10 gouttes d'une solution de nitrate d'argent qui constitue le réactif.

Observer, complétez le tableau ci-dessous et répondez aux questions posées.

Tube n° 1 2 3 4 5

Nom de la

solution testée Solution de chlorure de sodium Solution dequotesdbs_dbs6.pdfusesText_12