Comment se forment-elles ? L'eau de ton robinet est souvent de l'eau "dure". L'eau "dure" n'est pas une eau solide ou rugueuse, c'est en fait une eau dans laquelle certains minéraux sont dissous, comme le magnésium. La mousse de savon se forme lorsque le savon et l'eau "dure" réagissent et forment un solide (appelé précipité).
Dans cet article, nous allons apprendre à connaître les réactions de ce type, appelées réactions de précipitation . Nous apprendrons ce que sont ces réactions et comment elles se produisent. Nous verrons également quelques exemples.
- Cet article traite des réactions de précipitation.
- Tout d'abord, nous définirons ce qu'est une réaction de précipitation.
- Ensuite, nous examinerons la formule de base de cette réaction.
- Ensuite, nous découvrirons le processus de réaction et nous examinerons quelques exemples.
- Enfin, nous ferons une expérience pour apprendre l'importance de ces réactions.
Définition de la réaction de précipitation
Une réaction de précipitation est un type particulier de réaction de double remplacement où deux composés solubles réagissent pour former un solide insoluble appelé précipité.
Dans uneréaction de double remplacement , les cations (espèces chargées positivement) ou les anions (espèces chargées négativement) de chaque composé échangent leurs places, formant de nouvelles liaisons/produits.
Il y a deux points clés dans une réaction de précipitation :
- Les réactifs ont été dissous dans l'eau, ils existent donc sous forme d'ions en solution.
- 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.
La constante de solubilité (Ksp)
La solubilité d'une espèce est mesurée par ce que l'on appelle la constante de solubilité (Ksp). Plus la Ksp est grande, plus une espèce est soluble.
Pour une réaction générale :
$$AB \rightarrow aA^+ + bB^-$$
Où A est le cation, B est l'anion, et a et b sont leurs coefficients respectifs.
La formule de Ksp est la suivante :
$$K_{sp}=[A^+]^a[B^-]^b$$
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.
Ecris l'équation ionique nette de la réaction suivante :
$$NaCl_{(aq)} + AgNO_{3\,(aq)} \rightarrow NaNO_{3\,(aq)} + AgCl_{(s)}$$$.
Notre première étape consiste à décomposer toutes les espèces aqueuses en leurs ions. Toute espèce qui n'est pas aqueuse (solide, liquide ou gazeuse) sera laissée seule.
Na^+ + Cl^- + Ag^+ + NO_3^- \rightarrow Na^+ + NO_3^- + AgCl_{(s)}$$$.
Ensuite, nous annulons tous les ions qui existent des deux côtés :
$$\cancel{Na^+} + Cl^- + Ag^+ + \cancel{NO_3^-} \N-rightarrow \Ncancel{Na^+} + \Ncancel{NO_3^-} + AgCl_{(s)}$$
Enfin, nous simplifions notre équation pour obtenir l'équation ionique nette :
$$Ag^+_{(aq)} + Cl^-_{(aq)} \rightarrow AgCl_{(s)}$$.
J'ai interverti l'ordre de Ag et de Cl dans l'équation, puisque nous écrivons normalement le cation en premier. Cependant, tu n'as pas nécessairement besoin de les écrire dans cet ordre.
Expérience de réaction de précipitation
Les réactions de précipitation peuvent être utiles pour déterminer quels ions se trouvent dans une solution. Pour montrer ce que je veux dire, faisons une expérience.
Nous avons un tube à essai contenant 50 ml d'une solution de nitrate inconnue. Une façon de déterminer son identité est de faire réagir la solution avec une autre solution aqueuse pour produire un précipité.
Nous pensons que le cation contenu dans la solution de nitrate est soit du sodium (Na), soit du plomb (Pb), soit de l'argent (Ag).
Pour cette raison, nous décidons d'ajouter 10 ml d'iodure de potassium (KI) dans le tube à essai.
L'iodure est un ion très soluble, et n'est insoluble que lorsqu'il est combiné avec de l'argent (Ag) ou du plomb (Pb). L'iodure d'argent (AgI) est un solide jaune vif ou parfois grisâtre (à cause des impuretés), tandis que l'iodure de plomb (PbI2) est un solide jaune vif.
Lorsque l'iodure d'argent est chauffé, aucun changement de couleur ne se produit. En revanche, si l'on chauffe l'iodure de plomb, il prend une couleur orange ou rougeâtre.
Cela signifie que nous recherchons l'un des trois résultats suivants :
- Aucun précipité ne se forme
- Le cation est le sodium
- Un précipité jaune se forme, la couleur reste inchangée lorsqu'on le chauffe.
- Le cation est de l'argent
- Un précipité jaune se forme, la couleur vire à l'orange lorsqu'on le chauffe.
- Le cation est du plomb
Une fois la solution de KI ajoutée, un précipité jaune vif a commencé à se former. Après que le précipité se soit déposé, le tube à essai a été chauffé, ce qui a fait virer le précipité à l'orange, comme indiqué ci-dessous :
Fig.2 - Étapes de l'expérience sur les précipités
Sur cette base, voici ce que nous savons de notre réaction :
$$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)}$$$.
Lorsque tu écris tes équations ioniques nettes, assure-toi qu'elles sont équilibrées !
Règles de solubilité
La façon dont nous déterminons quels composés sont solubles ou insolubles est basée sur les règles de solubilité. Essentiellement, certaines combinaisons d'ions sont solubles, tandis que d'autres ne le sont pas. Il y a beaucoup de règles de solubilité à mémoriser, c'est pourquoi les chimistes font souvent référence à ces règles ou à des tableaux pour les aider à se souvenir.
Tu trouveras ci-dessous un exemple de tableau de solubilité :
Ici, "sol" signifie soluble, "insol" signifie insoluble, "sl sol" signifie légèrement soluble, et un blanc signifie qu'il n'y a pas assez de données sur la solubilité.
Une chose à retenir est que "insoluble" ne signifie pas nécessairement que rien ne se dissout, mais simplement que si peu de choses se dissolvent que cela ne mérite pas d'être noté.
Réaction de précipitation - Principaux enseignements
- Une réaction de précipitation est un type particulier de réaction de double remplacement où deux composés solubles réagissent pour former un solide insoluble appelé précipité .
- Dans une réaction de double remplacement, les cations (espèces chargées positivement) de chaque composé échangent leurs places, formant de nouvelles liaisons/produits
Il y a deux points clés dans une réaction de précipitation :
- Les réactifs ont été dissous dans l'eau, ils existent donc sous forme d'ions en solution
- Les réactifs se combinent pour former une espèce insoluble dans l'eau, il y a donc formation d'un précipité.
- La formule de base de ces réactions est :
$$AB_{(aq)} + CD_{(aq)} \rightarrow AD_{(aq)} + CB_{(s)}$$$.
L'équation ionique nette n'indique que les espèces qui participent directement à la réaction.
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