Réaction de précipitation

Définition de la réaction de précipitation

Il y a deux points clés dans une réaction de précipitation :

1. Les réactifs ont été dissous dans l'eau, ils existent donc sous forme d'ions en solution.
2. Les réactifs se combinent pour former une espèce insoluble dans l'eau, il y a donc formation d'un précipité.

Ces deux conditions doivent être réunies pour qu'une réaction soit appelée réaction de précipitation.

Équation de la réaction de précipitation

Maintenant que nous connaissons les bases, examinons quelques équations.

Tout d'abord, voici la formule de base :

$$AB_{(aq)} + CD_{(aq)} \rightarrow AD_{(aq)} + CB_{(s)}$$.

En fait, A et C "échangent" leurs places. AD est toujours soluble, mais CB ne l'est pas. Il forme donc un précipité tandis que AD reste en solution sous forme d'ions.

Ce qu'il faut retenir, c'est que A et C ont la même charge : ils sont soit des cations , soit desanions . Dans notre exemple, A et C sont tous deux des cations, puisque les cations sont généralement la première espèce écrite dans un composé. En gros, ils ne peuvent qu'échanger leur place puisqu'ils sont de nature similaire.

Lorsque nous parlons de réactions de précipitation, nous voulons souvent l'équation ionique nette , au lieu de l'équation chimique complète.

Voici un exemple de réaction de précipitation :

$$NaCl_{(aq)} + AgNO_{3\,(aq)} \rightarrow NaNO_{3\,(aq)} + AgCl_{(s)}$$$.

Où l'équation ionique nette ressemble à ceci :

$$Ag^+ + Cl^- \rightarrow AgCl_{(s)}$$.

Qu'est-ce que cela signifie ? Nous allons en parler dans la section suivante.

Méthode de réaction par précipitation

Tout d'abord, voici à quoi ressemble cet exemple en solution :

Fig.1 Réaction de précipitation en solution

Lorsqu'une espèce est "aqueuse" (aq), elle a été dissoute dans l'eau. Cela signifie qu'elle est présente sous forme de ses ions en solution, comme tu le vois à gauche. Lorsque ces espèces réagissent, le cation argent (^Ag+) et l'ion chlore (^Cl-) forment une liaison et deviennent un précipité.

En revanche, lorsque le cation sodium (^Na+) et l'ion nitrate (^NO3-) réagissent, ils forment un solide soluble, donc ils se "redissolvent" et retournent à leur état ionique. Essentiellement, il ne se passe rien, puisqu'ils passent de l'état d'ion à celui de retour à l'état d'ion.

C'est là qu'intervient l'équation ionique nette. Cette équation ne nous montre que la réaction directe du précipité. Les ions qui sont ignorés sont appelés ions spectateurs, puisqu'ils ne participent pas directement.

Exemples de réactions de précipitation

Maintenant que nous avons abordé ce qui se passe dans la solution, voyons comment j'ai obtenu cette équation ionique nette.

J'ai interverti l'ordre de Ag et de Cl dans l'équation, puisque nous écrivons normalement le cation en premier. Cependant, tu n'as pas nécessairement besoin de les écrire dans cet ordre.

Expérience de réaction de précipitation

Les réactions de précipitation peuvent être utiles pour déterminer quels ions se trouvent dans une solution. Pour montrer ce que je veux dire, faisons une expérience.

Nous avons un tube à essai contenant 50 ml d'une solution de nitrate inconnue. Une façon de déterminer son identité est de faire réagir la solution avec une autre solution aqueuse pour produire un précipité.

Nous pensons que le cation contenu dans la solution de nitrate est soit du sodium (Na), soit du plomb (Pb), soit de l'argent (Ag).

Pour cette raison, nous décidons d'ajouter 10 ml d'iodure de potassium (KI) dans le tube à essai.

L'iodure est un ion très soluble, et n'est insoluble que lorsqu'il est combiné avec de l'argent (Ag) ou du plomb (Pb). L'iodure d'argent (AgI) est un solide jaune vif ou parfois grisâtre (à cause des impuretés), tandis que l'iodure de plomb (_PbI2) est un solide jaune vif.

Lorsque l'iodure d'argent est chauffé, aucun changement de couleur ne se produit. En revanche, si l'on chauffe l'iodure de plomb, il prend une couleur orange ou rougeâtre.

Cela signifie que nous recherchons l'un des trois résultats suivants :

1. Aucun précipité ne se forme
   • Le cation est le sodium
2. Un précipité jaune se forme, la couleur reste inchangée lorsqu'on le chauffe.
   • Le cation est de l'argent
3. Un précipité jaune se forme, la couleur vire à l'orange lorsqu'on le chauffe.
   • Le cation est du plomb

Une fois la solution de KI ajoutée, un précipité jaune vif a commencé à se former. Après que le précipité se soit déposé, le tube à essai a été chauffé, ce qui a fait virer le précipité à l'orange, comme indiqué ci-dessous :

Fig.2 - Étapes de l'expérience sur les précipités

Sur cette base, voici ce que nous savons de notre réaction :

$$ANO_{3\,(aq)} + KI_{(aq)} \rightarrow KNO_3 + AI_{(s)}\,$$

Où A est notre cation inconnu.

Étant donné que nous avons non seulement formé un précipité jaune, mais que ce précipité est devenu orange lorsqu'il a été chauffé, notre solution d'origine était probablement du nitrate de plomb (Pb(_NO3)2).

Voici la réaction chimique réelle :

$$Pb(NO_3)_{2\,(aq)} + 2KI_{(aq)} \rightarrow PbI_{2\,(s)} + KNO_{3\,(aq)}$$$.

Où l'équation ionique nette est :

$$Pb^{2+}_{(aq)} + 2I^-_{(aq)} \rightarrow PbI_{2\,(s)}$$$.