En classe de 5°, on extrait les substances dissoutes des eaux minérales;  on utilise le papier pH pour déterminer l'acidité d'une solution;En 3°, nous avons appris que ces substances sont des ions  mais comment déterminer la présence de ces ions ?

1. Tests de reconnaissance des ions

• 1ère approche: La couleur des ions en solution aqueuse (le solvant est de l'eau) peut donner une première indication
• 2ème approche: Certains ions placés sur un support dans une flamme  peuvent colorer la flamme
• 3ème approche: L'expérience montre que la coexistence de certains ions n'est pas possible au sein d'une même solution; s'ils sont mis en présence, ils forment un composé solide non soluble qu'on appelle précipité. On dit aussi que les ions sont incompatibles!. La couleur et la texture des précipité sont une méthode de reconnaissance.

1.1 La couleur des solutions ioniques aqueuses (solvant = eau)

Tube 1: solution de sulfate de cuivre:  couleur bleue

Tube 2: solution de sulfate de Fer II:  couleur verte pâle

Tube 3: solution de chlorure de fer III:  couleur marron

Tube 4: solution de chlorure de zinc: incolore

Tube 5: solution de chlorure d'aluminium: incolore

Tube 6: solution de chlorure de sodium: incolore

1.2 Identification de l'ion chlorure Cl^-

Manipulation: On verse quelques gouttes de nitrate d'argent dans la solution de chlorure de sodium (eau salée). Il se forme un précipité blanc de chlorure d'argent qui peu à peu noircit à la lumière.

identification ion	ion réactif	résultat	couleur
chlorure Cl-	ion argent Ag+	précipité	précipité blanc qui noircit

1.3 Identification de l'ion sodium Na⁺

Manipulation: On trempe un fil de fer dans la solution de chlorure de sodium (eau salée). La flamme prend une teinte jaune caractéristique des ions sodium.

identification ion	test flamme	animation
sodium Na+	flamme jaune

1.4 Identification de l'ion cuivre II Cu²⁺

Manipulation: On verse quelques gouttes d'hydroxyde de sodium (soude) dans la solution de sulfate de cuivre. Il se forme un précipité bleu azur.

identification ion	ion réactif	résultat	couleur
cuivre Cu 2+	ion hydroxyde OH-	précipité	précipité bleu azur

1.5 Identification des ions fer II Fe²⁺ et fer III Fe³⁺

Manipulation: On verse quelques gouttes d'hydroxyde de sodium (soude) dans la solution de sulfate de fer II et de chlorure de fer III. Il se forme un précipité vert foncé pour le fer II et un précipité rouille pour le fer III.

identification ion	ion réactif	résultat	couleur
fer II  Fe 2+	ion hydroxyde OH-	précipité	précipité vert foncé

identification ion	ion réactif	résultat	couleur
fer III  Fe 3+	ion hydroxyde OH-	précipité	précipité rouille

1.6 Identification des ions zinc Zn²⁺ et aluminium Al³⁺

Manipulation: On verse quelques gouttes d'hydroxyde de sodium (soude) dans la solution de chlorure de zinc et de chlorure d'aluminium. Il se forme un blanc gélatineux pour le zinc et un précipité blanc pour l'aluminium.

identification ion	ion réactif	résultat	couleur
zinc  Zn 2+	ion hydroxyde OH-	précipité	précipité blanc gélatineux

identification ion	ion réactif	résultat	couleur
aluminium  Al 3+	ion hydroxyde OH-	précipité	précipité blanc

1.7 tableau récapitulatif

2. Acide chlorhydrique et soude (hydroxyde de sodium)

La solution d'acide chlorhydrique est un liquide incolore, stockée soit dans des bouteilles en verre ou en plastique. La soude se trouve sous formes de pastilles blanches solides. pour obtenir une solution, il faut la dissoudre dans un solvant.

2.1 Le pH des solutions aqueuses acides ou basiques

Le pH , ou potentiel hydrogène, d'une solution est une grandeur sans unité qui précise le caractère acide (pH<7) neutre (pH=7) ou basique (pH>7) d'une solution. Pour mesurer le pH , on peut utiliser le papier pH ou le pHmètre. La coloration du papier ou la valeur indiquée par le pHmètre utilisé dépend de la concentration en ions hydrogène H⁺ et hydroxyde OH^- .(voir comment mesurer le pH) ou animation

remarque : Une solution chimiquement neutre contient autant d'ions hydrogène que d'ions hydroxyde parmi un très grand nombre de molécules d'eau ( 4 molécules sur 1 milliard se cassent en ions H⁺ et OH^-)

2.2 Détermination des ions présents dans les solutions d'acide chlorhydrique  et d'hydroxyde de sodium (soude)

But :rechercher selon une démarche expérimentale la composition chimique des deux solutions

Situation du problème (enquête)	Que contiennent les solutions d'acide chlorhydrique et d'hydroxyde de sodium ?
Formulation d’hypothèses (présomptions)	H1: le solvant de cette solution est-il de l'eau ? H2: Cette solution conduit-elle le courant ? contient -elle des ions ? H3: Si c'est un acide quelle est la valeur du pH? vérifions aussi celle de la soude. Déterminons la présence des ions H+ et OH- H4: D'après leur "noms", vérifions la présence des ions chlorure et ceux des ions sodium
Vérifications expérimentales  des hypothèses (preuves)	H1: test du sulfate de cuivre anhydre; Le sulfate de cuivre devient bleu au contact des deux solutions.
	H2: test de conduction des solutions aqueuses. L'ampèremètre indique une valeur significative de l'intensité.(voir conduction des liquides )
	H3: Le pH de la solution acide est pH=2 (acide), celui de la soude pH=10 (base).
	H4: En plaçant la tige de fer dans la flamme, on obtient une coloration jaune lorsque celle-ci est plongée dans la solution de soude.(test ion sodium) En ajoutant quelques gouttes de nitrate d'argent  dans les deux solutions, il y a formation d'un précipité blanc pour la solution acide.(test ion chlorure)
Analyse des résultats (dénouement)	Les deux solutions sont des solutions aqueuses (solvant = eau), elles sont conductrices et contiennent des ions. La solution acide contient des ions hydrogène H+et des ions chlorure Cl-, la solution de soude contient des ions hydroxyde OH- et des ions sodium Na+.
Réponse au problème (verdict)	Formules chimiques des solutions La solution aqueuse d'acide chlorhydrique contient des molécules d'eau, des ions hydrogène et des ions chlorure; sa formule est :  H+ + Cl- La solution aqueuse d'hydroxyde de sodium (soude) contient des molécules d'eau, des ions hydroxyde et des ions sodium; sa formule est : Na+ + OH-

3. Le danger des solutions acides ou basiques - Dilution.

• La manipulation d'acides et de bases présente un danger pour les utilisateurs et pour l'environnement.
• Les solutions de commerce sont concentrées, la Dilution a pour effet de les rendre moins acide (ou moins basique). 

toujours ajouter l’acide ou la base dans l’eau !…..(et non l’inverse !)

But :rechercher selon une démarche expérimentale les variations du pH lors de la dilution d’une solution

Situation du problème (enquête)	Quel est l’effet du dilution sur le pH  d'une solution acide ou basique?
Formulation d’hypothèses (présomptions)	H1: le pH peut augmenter H1: le pH peut diminuer H1: le pH  ne varie pas
Vérifications expérimentales  des hypothèses (preuves)	Pour diluer 10, 100, 1000 fois une solution on prend successivement 1mL de solution à diluer et on compléte avec 10 mL d’eau distillée On mélanger puis on remplit la pipette avec la nouvelle solution pour la rincer avant de prélever une goutte pour le test pH.                             On recommence depuis le départ en prenant 1mL de la nouvelle solution diluée pour la diluer de nouveau. test à "la touche" de la solution diluée.     Tube départ Dilution 10 fois Dilution 100 fois Dilution 1000 fois pH de la Solution acide 1 2 3 4 pH de la solution basique 14 13 12 11
Analyse des résultats (dénouement)	Le pH augmente lorsqu’on dilue une solution acide. Le pH  diminue  lorsqu’on dilue une solution basique. Quantitativement, lorsqu’on dilue 10 fois une solution, son pH varie d'une unité environ.
Réponse au problème (verdict)	Lorsqu’on dilue une solution acide ou basique son pH s’approche de 7 c’est à dire celui du pH neutre