Les ions- Collège- Physique Chimie - Maxicours

Les ions

Objectifs
  • Connaitre la définition d’un ion, d’un cation et d’un anion.
  • Savoir qu’une solution ionique contient des anions et des cations dans les mêmes proportions.

Niveau préconisé : 3e

Points clés
  • Tous les atomes sont électriquement neutres.
  • Certains atomes peuvent devenir :
    • un ion positif (cation) : l’atome d’origine a perdu un ou plusieurs électrons ;
    • un ion négatif (anion) : l’atome d’origine a gagné un ou plusieurs électrons.
  • Un ion est donc une particule chargée positivement ou négativement.
Passage de l’atome à l’ion

Un atome est une espèce chimique électriquement neutre.

Pour devenir plus stable, il peut arriver qu’un atome ou une molécule gagne ou perde un ou plusieurs électrons : il devient ce que le chimiste appelle un ion.

Il existe deux types d’ions, les ions positifs et les ions négatifs.

1. Les ions positifs
Un atome (ou un groupe d’atomes) qui perd un, deux ou trois électrons devient un ion positif.

L’ion obtenu est alors porteur d'une ou plusieurs charges positives (il y a alors plus de protons que d’électrons). On l’appelle un cation.

Moyen mnémotechnique  
positif ou plus commence par la lettre p comme perdu.

Explication :
Comme les électrons sont de charges électriques négatives, si l’atome perd un ou plusieurs électrons, il n’y a plus d'équilibre entre les électrons (charge négative) et les protons (charge positive).

Exemples 
  • L’atome de sodium, de symbole Na, perd 1 électron et devient l’ion sodium. Suite à la perte d’1 électron, les protons sont majoritaires par rapport au nombre d’électrons, de 1 charge positive. L’ion sodium est alors noté Na+.
Passage de l’atome de sodium à l’ion sodium
  • L'atome d’aluminium, de symbole Al, contient 13 électrons. Son noyau possède donc aussi 13 charges positives. Un atome est toujours électriquement neutre.

    En perdant 3 électrons, l’atome devient un ion aluminium positif constitué de 10 électrons. Son noyau reste intact avec 13 charges positives.
    Passage de l’atome d'aluminium à l’ion aluminium
    La formule de l’ion aluminium s’écrit alors Al3+.

    La notation « 3+ » en exposant signifie que l'atome d’aluminium a perdu 3 électrons. Il y a donc un excès de 3 charges positives dans le noyau par rapport au nombre d'électrons qui l'entourent.
Remarque 
Le noyau du cation formé reste égal au noyau de l'atome d'origine. Le nombre de protons (chargés positivement) contenu dans le noyau reste identique.
2. Les ions négatifs
Un atome (ou un groupe d’atomes) qui gagne un, deux ou trois électrons devient un ion négatif.

L’ion obtenu est alors porteur d'une ou plusieurs charges négatives (il y a plus d’électrons que de protons). On l’appelle un anion.

Exemples 
  • L’atome d’oxygène, de symbole O, gagne 2 électrons et devient l’ion oxygène. Suite au gain de ces deux électrons, les électrons sont majoritaires par rapport aux charges positives, de 2 charges négatives. L’ion oxygène s’écrit O2.
    Passage de l’atome d'oxygène à l’ion oxygène
  • L'atome de chlore, de symbole Cl, contient 17 électrons. Son noyau possède donc 17 charges positives.

    En gagnant 1 électron, l’atome devient un ion « chlorure » de charge négative constitué de 18 électrons. Son noyau a conservé les 17 charges positives dans son noyau.
    Passage de l’atome de chlore à l’ion chlorure
    La formule de l’ion chlorure s’écrit alors Cl.

    La notation «  » en exposant signifie que l'atome de chlore a gagné 1 électron. Il y a donc excès d'un électron par rapport au nombre de charges positives du noyau.
Remarque 
Le noyau de l’anion formé reste égal au noyau de l'atome d'origine. Le nombre de protons (chargés positivement) contenu dans le noyau reste identique.
3. Une solution ionique

Dans une solution, il y a des molécules (qui sont des assemblages d’atomes) et/ou des ions. Une solution qui comprend des ions est appelée une solution ionique.

Une solution ionique contient à la fois des ions positifs et des ions négatifs.

L’ensemble de la solution est en effet toujours électriquement neutre.

Elle contient autant de charges positives que de charges négatives.

Une solution ionique aqueuse sera par définition une solution qui contiendra des ions et des molécules d’eau (milieu aqueux).

Exemple 
Le sel est un cristal ionique constitué d’un empilement d’ions sodium Na+ et d’ions chlorure Cl.
Lorsqu’on dissout le sel dans l’eau, on obtient une solution ionique.

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