Laurie Beauchemin
SCIENCE ET TECHNOLOGIE DE L’ENVIRONNEMENT 4-72
LABORATOIRE 1 : L’IDENTIFICATION D’IONS PAR PRÉCIPITATION
Les transformations de la matière
Travail présenté
à
DENIS BOUCHARD
École secondaire Armand-Corbeil
Programme d’éducation internationale
Lundi le 17 février 2014
INTRODUCTION :
En laboratoire, il existe plusieurs réactions chimiques. Par exemple, les réactions de
synthèse, de décomposition, de neutralisation acido-basique, d'oxydation, de
combustion, de respiration cellulaire et de photosynthèse. Cependant, pour ce
laboratoire, nous allons seulement nous concentrer sur la réaction de précipitation.
Cette réaction se produit lorsqu'on mélange deux solutions et qu'il y a formation d'un
solide peu soluble dans l'eau.
Avec ma partenaire Alicia Berretta, nous allons déterminer en laboratoire la nature des
ions en solution, par réaction de précipitation. De plus, nous vérifierons s’il est possible
d'identifier une substance inconnue.
Nous devrons par la suite identifier le but, le problème, les sources d’erreurs et donner
note hypothèse au problème à résoudre. Les sources d’erreurs sont nécessaires pour
vérifier que lors des tests, tous nos résultats n’ont pas d’incertitudes. Dans l’hypothèse,
nous devons tenter de répondre à la question, mais c’est une tentative de réponse
incertaine. Nous devrons ensuite la confirmer ou l’infirmer dans l’analyse.
Nous devrons également faire une grosse recherche sur le sujet du laboratoire, afin
d'être en mesure de mieux comprendre les réactions qui se sont produites dans ce
laboratoire. Celui-ci était sur les réactions de précipitations, plus précisément,
l’indentification d’ions par précipitation. Nous devrons donc faire une recherche
là-dessus et expliquer toute la théorie nécessaire pour comprendre ce laboratoire.
Nous devrons ensuite écrire la liste de tout le matériel que nous avons utilisé durant ce
laboratoire et toutes les étapes en ordre chronologique des différents tests effectués.
Nous devrons effectivement inclure des tableaux des résultats, contenant les résultats
obtenus lors des tests et à partir de ces tableaux, réaliser une analyse complète et
détailler expliquant nos résultats. Il faudra également infirmer ou confirmer note
hypothèse du début.
Nous devrons finalement faire une conclusion, dans laquelle nous ferons un bref rappel
du procédé utilisé pour arriver au but et donner des améliorations au laboratoire. Nous
devrons aussi répondre aux questions bilans.
DÉLIMITATION DU PROBLÈME :
BUT:
Déterminer la nature des ions en solution par une réaction de précipitation
Déterminer les ions présents dans une solution inconnue
FORMULATION DU PROBLÈME :
Est-il possible de déterminer en laboratoire la nature d'ions en solution et de déterminer
ceux présents dans une solution inconnue à l'aide de la méthode de précipitation?
IDENTIFICATION DES SOURCES D’ERREURS :
Tout d’abord, si je mets trop ou pas assez de gouttes d’une solution, le résultat peut être
faussé et démontrer ou pas une formation de précipité alors qu’il y en a une, ou pas. De
plus, si j’oublie de mettre des gouttes d’une solution, cela n’indiquera aucune formation
de précipité, alors qu’il y en aurait peut-être eu une en réalité. Aussi, je peux également
me tromper en retranscrivant mes observations dans mes résultats, ce qui occasionne
automatiquement, des résultats faussés. Aussi, si je me trompe en mettant les solutions
d’ions et que je mets deux fois la même, le résultat de celle oubliée sera faussée.
Finalement, si après chaque agitation, je ne lave pas la tige de verre, cela pourrait faire
en sorte que le reste d’une autre solution présente sur la tige fausse les résultats d’une
autre solution.
HYPOTHÈSE :
Selon moi, il est possible de déterminer en laboratoire la nature d'ions en solution et
d'identifier ceux dans une solution inconnue. Pour ce faire, je crois qu'il va falloir faire
précipiter plusieurs solutions qui par la suite vont nous servir afin d’identifier la solution
inconnue. Si le précipité de celle-ci est de la même couleur qu'un autre précipité, donc
l'inconnue est composée de ces mêmes ions.
Présence d’un précipité
Solution à testerSolution basique
d’hydroxyde de sodium(NaOH) OH1-
Solution acide de sulfate de disodium
(Na2SO4) SO42-
Solution contenant des ions Ca2+ oui Oui
Solution contenant des ions Cu2+ Oui Non
Solution contenant des ions Fe2+ Oui Non
Solution contenant des ions Fe3+ Oui Oui
Solution contenant des ions Mg2+ oui non
CADRE THÉORIQUE
Ions : Un ion est un atome qui porte une charge électrique à la suite de la perte ou du
gain d’un ou de plusieurs électrons. Lors d’une liaison chimique, les atomes perdent ou
gagnent des électrons et ne sont donc plus neutres. Par exemple, le NaCl, au départ
contient 11 protons et 11 électrons. Suite à la liaison, le sodium perd un électron pour
ressembler aux gaz rares et devient donc un ion positif. Le chlore, tant qu’à lui, gagne un
électron, donc il devient un ion négatif. Ils n’ont donc plus le même nombre de protons
et d’électrons. Les ions positifs sont appelés cation et son nombre d’électron est
supérieur au nombre de protons alors que les ions négatifs sont appelés anion et son
nombre d’électron est inférieur au nombre de protons.
Réaction de précipitation : Une précipitation est la formation d’une substance solide,
peu ou pas soluble, qu’on appelle le précipité, lors du mélange de deux solutions.
Une précipitation est la formation d'une substance solide, peu ou pas soluble, qu'on
appelle le «précipité», lors du mélange de deux solutions. Il est possible, à l'aide d'un
tableau présentant la solubilité de divers composés ioniques, de prédire si le mélange
de deux substances formera un précipité. La précipitation permet également de savoir
s'il y a des ions présents dans une solution. S'il n'y a pas de précipité, il n'y a pas d'ions.
Exemple d’utilisation de la réaction de précipitation :
Dans le traitement des eaux, afin de s'assurer qu'il n'y a pas de plomb dans l'eau
potable, les techniciens procèdent à la précipitation afin de recueillir le plomb. Ce type
de réaction est aussi utilisé dans le domaine de la médecine, par exemple, le système
immunitaire. Bref, c'est très utile de comprendre comment fonctionne une telle
réaction.
MATÉRIEL :
Une bouteille compte-gouttes d’une solution contenant des ions Ca2+
Une plaque à godets
Une bouteille compte-gouttes d’hydroxyde de sodium (NaOH) à 1 mol/L
Une bouteille compte-gouttes de sulfate de disodium (Na2SO4) à 1 mol/L
Une tige de verre ou un cure-dent
Un flacon laveur d’eau distillée
Une bouteille compte-gouttes d’une solution contenant des ions Cu2+ à 0,5 mol/L
Une bouteille compte-gouttes d’une solution contenant des ions Fe2+ à 0,5 mol/L
Une bouteille compte-gouttes d’une solution contenant des ions Fe3+ à 0,5 mol/L
Une bouteille compte-gouttes d’une solution contenant des ions Mg2+ à 0,5 mol/L
Une bouteille compte-gouttes d’une solution inconnue
Un bécher de 250 ml
MANIPULATIONS :
1.Déposer cinq gouttes de la solution contenant des ions Ca2+ dans deux des creux
de la plaque à godets.
2.Dans le premier creux, ajouter cinq gouttes de la solution d’hydroxyde de sodium.
3.Dans le deuxième creux, ajouter cinq gouttes de la solution de sulfate de
disodium.
4.Mélanger les solutions avec la tige de verre. Bien rincer la tige de verre après
chaque utilisation.
5.Observer la formation d’un précipité. En noter la couleur, s’il y a lieu.
6.Recommencer les manipulations 1 à 5 avec les solutions contenant des ions Cu 2+,
Fe 2+, Fe3+, Mg2+ et avec la solution inconnue.
7.Verser le contenu de la plaque dans le bécher.
8.Nettoyer et ranger le matériel.
RÉSULTATS :
Titre : La couleur des précipités de différentes solutions.
SolutionCouleur du précipité en présence
d’hydroxyde de sodium(NaOH)
Couleur du précipité en présence de sulfate de disodium
(Na2SO4)CaCl2
FeCl3
CuCl2
MgCl2
Pb(NO3)2
Inconnu
ANALYSE :
Tout d'abord, lorsque j'ai mis en contact la solution de dichlorure de calcium et celle
d'hydroxyde de sodium, j'ai constaté la formation d'un précipité de couleur blanchâtre.
En présence de sulfate de disodium, le précipité est devenu flocon de neige, moins
apparent. Ensuite, lorsque j'ai ajouté le trichlorure de fer à la solution d'hydroxyde de
sodium, un précipité de couleur orange brûlé s'est formé, et en présence de sulfate de
sodium, il restait une petite nuance d’orange brûlé, mais très petite. Aussi, lors de l'ajout
du dichlorure de cuivre à l'hydroxyde de sodium, le précipité formé était de couleur bleu
et en présence de sulfate de disodium, il n'y avait aucun précipité. Le mélange de
dichlorure de magnésium et de l'hydroxyde de sodium à formé un précipité de couleur
blanc transparent, mais en présence de sulfate de disodium, aucun précipité.
Finalement, le dinitrate de plomb mis en solution avec du NaOH, a formé un précipité de
couleur blanc, ainsi qu’avec le sulfate de disodium.
En outre, lorsque j'ai mélangé la solution inconnue avec la solution de NaOH, un
précipité blanc s'est formé et en présence de sulfate de disodium, c'est aussi un
précipité de couleur blanche qui a été observé. Donc, j'ai conclus que ma solution
inconnue était en fait une solution de dinitrate de plomb, puisque les quatre précipités
avaient la même couleur.
Pour terminer, je confirme mon hypothèse, qui était qu'il est possible de déterminer en
laboratoire la nature d'ions en solution et d'identifier ceux dans une solution inconnue,
car nous avons réalisé ce laboratoire avec succès. J'avais également raison d’affirmer
qu'il faudrait faire précipiter quelques solutions, qui par la suite serviront afin d’identifier
la solution inconnue.
CONCLUSION :
En conclusion, le but de déterminer la nature des ions en solution par une réaction de
précipitation et d'identifier les ions présents dans une solutions inconnue a été atteint.
Le problème de savoir s'il était possible de déterminer la nature de ces ions a été résolu
aussi. Dans mon analyse, j'ai donc pu confirmer mon hypothèse. Après, c'est à l’aide de
mes résultats que je suis parvenue à affirmer la nature de ma solution inconnue.
En me basant aux sources d’erreurs possibles lors du laboratoire, je suis maintenant en
mesure d'affirmer que mes résultats ne devraient pas être faussés. En effet, nous avons
bien comptés le nombre de gouttes pour chaque solution et bien nettoyé la tige de verre
après chaque mélange. Finalement, nous nous sommes concentrés afin de bien
retranscrire les résultats à la bonne place, pour ne pas se tromper lors de l’analyse.
Donc, mes résultats sont assez sûrs.
D’après moi, j’ai fait du bon travail, car les résultats sont très cohérents avec les
connaissances acquises. De plus, j’ai très bien contribué au laboratoire afin que tout se
déroule comme il faut et qu’il n’y ai pas de dégâts.
Ma partenaire et moi avons fait du très bon travail, car tous les tests ont été faits
correctement. Je trouve que ce laboratoire s’est donc très bien déroulé. Nous avons
également réussis à obtenir des conclusions plausibles aux différents tests effectués.
De plus, nous n’avons brisé aucun matériaux et nous les avons tous bien nettoyer à la
fin.
Pour terminer, comme amélioration à ce laboratoire, je propose de faire précipiter les
substances en plus grande quantité pour que le précipité soit plus facile à observer.
QUESTIONS BILANS :
1. Écrire l’équation balancée de chacune des réactions de précipitation de cette expérience. Identifier le précipité formé et indique la présence des ions que l’on retrouve du côté des réactifs et des produits.
CaCl2 + Na2SO4 CaSO4+ 2NaCl
Ca+2 Cl-1 Na+ SO4-2 Ca2+ So4-2 Na+ Cl- Ppt : CaSO4
Ba(NO3)2 + 2NaOH Ba(OH)2 + Na2(NO3)2
Ba+2 NO3-1 Na1+ OH1- Ba(OH)2 Na1+ NO3- Ppt:
Ba(OH)2
Ba(NO3)2 + Na2SO4 BaSO4 + Na2(NO3)2
Ba+2 NO3-1 Na1+ SO4
2- BaSO4 Na1+ NO33- Ppt: BaSO4
CuCl2 +2NaOH Cu(OH)2+ 2NaCl
Cu+2 Cl-1 Na1+ OH1- Cu(OH)2 Na1+ Cl1- Ppt: Cu(OH)2
CuCl2+ Na2SO4 CuSO4 + 2NaCl
Cu+2 Cl-1 Na1+ SO42- CuSO4 Na1+ Cl1- PpT: CuSO4
MgCl2 + 2NaOH Mg(OH)2 + 2NaCl
Mg+2 Cl-1 Na1+ OH1- Mg(OH)2 Na1+ Cl1- Ppt: Mg(OH)2
MgCl2 + Na2SO4 MgSO4+ 2NaCl
Mg+2 Cl-1 Na1+ So42- MgSO4 Na1+ Cl1- Ppt:MgSO4
Pb(NO3)2 + 2NaOH Pb(OH)2 + 3Na(NO3)
Pb+2 NO-3 Na1+ OH1- Pb(OH)2 3Na1+ NO3- Ppt: Pb(OH)2
2. De quelle nature sont les ions positifs (métaux, non-métaux, polyatomiques) présents dans la solution inconnue? Expliquer votre réponse.
Les ions positifs présents dans la solution inconnue sont des métaux, du plomb,
car la couleur du précipité de l’inconnu est le même que dans celui du Pb(NO3)2 avec la solution de NaOH.
3. Est-il toujours possible de déterminer la présence d’un ion par précipitation?
Non, car certains ions ne font pas de précipités.
4. Vos observations vous permettent-elles de mieux comprendre comment déterminer la présence d’un ion par une réaction de précipitation?
Mes observations me permettent de mieux comprendre comment déterminer la présence d’un ion par réaction de précipitation. De plus, c’est très simple car je n’ai qu’à mélanger deux substances ensemble. S’il y a un précipité formé, cela veut dire qu’il y a présence d’ion. Au contraire, s’il n’y a aucun précipité de former, cela veut dire qu’il n’y a pas d’ion.
5. Comment pourriez-vous améliorer le protocole de ce laboratoire?
Nous pourrions mettre plus de gouttes de chaque substance afin de mieux voir le précipité. Aussi, nous pourrions faire ces réactions dans des éprouvettes pour mieux observer la couleur des précipités formées.
BIBLIOGRAPHIE
1.Sites internet
http://www.lachimie.net/37.reactionprecipitation.htm
http://perso.fundp.ac.be/clefeb/chimie/fichesderevision/revision/precipitation.htm
physique.buil.pagesperso-orange.fr
chubbyrevision.weebly.com
les-enfants-bulles.e-monsite.com