Comment caractériser les réactifs et les produits ? - Cours de Physique Chimie Seconde avec Maxicours - Lycée

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Comment caractériser les réactifs et les produits ?

Objectif 
Lors de l’étude d’une réaction chimique comme l’action d’une pluie acide sur une toiture en zinc, il faut être capable d’identifier les produits formés en tenant compte des réactifs en contact.
Comment peut-on alors caractériser les produits formés et vérifier que les réactifs ont été consommés ?
1. Notion de test caractéristique

Un test caractéristique permet d’identifier sans hésiter une espèce chimique donnée lors d’une analyse chimique.

Lors d’une réaction chimique, on doit être capable d’identifier les espèces chimiques introduites initialement pour pouvoir tester si elles sont encore présentes en fin de réaction. Deux hypothèses devront alors être étudiées :
 
- soit l’espèce chimique n’a pas réagi ;
- soit elle a été introduite en excès.

En ce qui concerne les produits, le chimiste ne doit pas nécessairement réaliser tous les tests qu’il connaît. Il doit pouvoir faire des hypothèses à partir des réactifs mis en jeu. En effet, une réaction chimique n’est en fait qu’une réorganisation de la matière : « Rien ne se perd, rien ne se créetout se transforme » ! (Lavoisier).

2. Les ions métalliques

• Test des ions chlorure : les ions chlorure Cl- sont testés au nitrate d’argent. Un précipité blanc de chlorure d’argent qui noircit à la lumière apparaît selon l’équation : Ag+(aq) + Cl-(aq) → AgCl(s).

• Test des cations métalliques : les ions métalliques comme Fe3+ (ferrique) ; Fe2+ (ferreux) ; Al3+ (Aluminium) ; Zn2+ (zinc) ; Cu2+ (cuivre) se testent à la soude ou hydroxyde de sodium Na+(aq) + HO-(aq). On obtient alors un précipité caractéristique :

Fe3+(aq) + HO-(aq) → Fe(OH)3 (s)

précipité orange

Fe2+(aq) + HO-(aq) → Fe(OH)2 (s)

précipité vert

Al3+(aq)  + HO-(aq) → Al(OH)3 (s)

précipité blanc qui
se dissout à nouveau
par excès de soude

Zn2+(aq) + HO-(aq) → Zn(OH)2 (s)

précipité blanc

Cu2+(aq) + HO-(aq) → Cu(OH)2 (s)

précipité bleu

 


Test caractéristique des ions Cu2+

Présence d’ions hydrogène : La présence d’ions hydrogène peut être montrée avec du papier pH car un acide libère des ions H+ et possède un pH<7.

3. L’eau

Le test de l’eau est connu depuis le collège. En effet, le sulfate de cuivre anhydre est une poudre blanche alors que le sulfate de cuivre hydraté est bleu. Au contact de l’eau, le sulfate de cuivre anhydre se colore donc en bleu !

4. Les gaz

A ce niveau, on doit au moins connaître trois gaz et pouvoir les identifier :
•  Le dioxygène O2 ravive une bûchette incandescente (c’est un comburant).
•  Le dihydrogène H2 crée une détonation en présence d’une allumette (mélange tonnant avec le dioxygène de l’air).
•  Le dioxyde de carbone CO2 se teste à l’eau de chaux où un précipité blanc apparaît.

Dans l’exemple choisi de l’énoncé (pluie acide sur une toiture en zinc) ; si on réalise une simulation de l’expérience, on peut identifier dans l’état initial de la transformation chimique :

•  les ions chlorure au nitrate d’argent et on s’aperçoit qu’ils sont présents du début à la fin de la transformation chimique (ions spectateurs)
•  la solution au départ est acide (morceau de papier pH).

Dans l’état final, le morceau de zinc a disparu mais :

•  des ions zinc sont testés grâce à la soude (précipité blanc),
•  la solution est acide (test au papier pH), donc l’acide a été introduit en excès,
•  les ions chlorure sont toujours présents (test au nitrate d’argent positif),
•  un gaz s’est dégagé : c’est du dihydrogène (test à l’allumette : détonation).
L'essentiel

Réactifs et produits peuvent être mis en évidence par des tests caractéristiques afin de pouvoir décrire sans hésiter l’état initial et l’état final de la transformation chimique étudiée.

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