Dans cette fiche explicative, nous allons apprendre à convertir des équations moléculaires en équations ioniques nettes en identifiant les charges et les états des espèces ioniques.
Lorsque nous écrivons une formule chimique ou une équation chimique, nous pouvons indiquer qu’un composé ionique, comme le chlorure de sodium, est sous forme de solution aqueuse de deux manières différentes. On peut l’écrire sous forme de composé , ou comme une succession d’ions . Ces deux expressions représentent la même substance : une solution aqueuse de chlorure de sodium composée d’ions sodium et d’ions chlorure.
Cependant, nous n’écrivons pas en séparant individuellement ses ions. Étant donné que les ions sont liés entre eux sous forme d’un composé solide, il est incorrect de les représenter sous forme d’ions séparés. Il en va de même pour les substances à l’état liquide et gazeux. Seules les substances qui forment des ions lorsqu’elles sont dissoutes dans des solutions aqueuses peuvent être représentées par des ions individuels dans une équation chimique.
Exemple 1: Changer la formule chimique brute du sulfate de cuivre en solution aqueuse en sa formule ionique
Quelle est la formule ionique de la formule chimique brute ?
Réponse
Dans cette question, on nous donne la formule chimique du sulfate de cuivre. Afin de décomposer cette formule chimique brute en ses ions individuels, nous devons connaitre la charge des ions. Souvent, nous pouvons utiliser le groupe auquel appartient un élément du tableau périodique pour déterminer sa charge, mais nous ne pouvons pas le faire pour le métal de transition et l’ion polyatomique de cette question. Au lieu de cela, nous devons nous rappeler des ions qu’ils forment.
Les ions de cuivre peuvent avoir une charge ou , tandis que les ions sulfate ont une charge . Étant donné que le composé neutre contient un ion de chaque, les charges des ions doivent s’annuler. Pour cela, nous devons avoir un ion cuivre et un ion sulfate . Nous pouvons écrire notre réponse finale comme suit :
Pour déterminer comment écrire les ions solvatés (ions en solution acqueuse) dans une équation chimique, examinons la réaction entre le chlorure de sodium et le nitrate d’argent :
Les chimistes ont donné des noms aux types d’équations chimiques en fonction de la façon dont nous représentons les ions impliqués. La réaction ci-dessus est l’équation moléculaire. Ici, les substances aqueuses sont représentées par des composés neutres.
Définition : Équation moléculaire
Une équation moléculaire est une équation chimique dans laquelle les formules des composés sont écrites comme si toutes les substances existaient sous la forme de composés neutres.
Un autre type d’équation chimique est l’équation ionique, qui sépare les substances en solution aqueuse en leurs ions individuels comme suit :
Définition : Équation ionique
Une équation ionique est une équation chimique dans laquelle les formules des solutions aqueuses dissoutes sont écrites sous la forme d’ions individuels.
Bien que cette forme expose plus précisément le mélange des ions en solution, la présence d’autant d’ions individuels peut rendre plus difficile la visualisation ce qui se passe dans la réaction. Notez que dans l’équation ionique ci-dessus, est un solide et n’est donc pas écrit sous forme d’ions individuels.
Afin de mieux comprendre les changements qui se produisent entre les ions aqueux au cours d’une réaction chimique, nous pouvons également écrire l’équation ionique nette. Pour la réaction que nous venons de voir, l’équation ionique nette est la suivante :
Les équations ioniques nettes ne contiennent que les ions qui changent au cours de la réaction. Dans la réaction ci-dessus, les ions chlorure et les ions argent s’assemblent pour former du chlorure d’argent solide. Lorsque nous écrivons une équation ionique nette, il est important de nous assurer que le nombre d’atomes et que la charge totale sont équilibrés des deux côtés.
Qu’est-ce qui est exclu de cette équation ? Si nous regardons à nouveau l’équation ionique complète, nous remarquons que les ions sodium et nitrate des réactifs et des produits sont inchangés. Comme ces ions sont présents mais ne participent pas à la réaction, nous les appelons des « ions spectateurs ». Les équations ioniques comprennent les ions spectateurs, tandis que les équations ioniques nettes ne les incluent pas.
Définition : Ion spectateur
Un ion spectateur est un ion qui est présent en tant que réactif et produit dans une équation ionique, mais qui ne participe pas à la réaction chimique.
Exemple 2: Identifier les ions spectateurs dans l’équation chimique de la réaction du magnésium avec du sulfate de cuivre
Une réaction d’oxydo-réduction (redox) est décrite par l’équation :
En incluant le symbole d’état, identifier l’ion spectateur dans cette réaction.
Réponse
Il y a trois espèces d’ions dans cette équation : les ions magnésium, les ions cuivre et les ions sulfate. L’ion spectateur est l’ion qui reste inchangé au cours de la réaction.
Nous pouvons écrire l’équation ionique de cette réaction comme suit :
De cette équation ionique, nous pouvons voir ce qui suit :
- Le magnésium est au début à l’état solide et se converti en ion à la fin.
- Le cuivre est au début présent sous forme d’ion et se transforme en solide à la fin.
- Le sulfate reste sous forme d’ion au cours de toute la réaction.
Comme il reste inchangé au cours de la réaction, l’ion spectateur est l’ion sulfate, .
Exemple 3: Écrire l’équation ionique nette de la réaction entre l’hydroxyde d’ammonium et l’acide chlorhydrique à partir de l’équation moléculaire
Soit l’équation suivante :
Quelle est l’équation ionique nette de la réaction de neutralisation acido-basique entre l’hydroxyde d’ammonium et l’acide chlorhydrique ?
Réponse
Dans cette question, on nous donne l’équation moléculaire de la réaction de neutralisation, et on nous demande d’identifier l’équation ionique nette correspondante. Une équation moléculaire répertorie les solutions aqueuses comme des composés, tandis qu’une équation ionique nette indique les ions individuels qui participent à la réaction, sans les ions spectateurs.
Pour résoudre ce problème, nous pouvons commencer par écrire l’équation ionique. A partir de là, nous pouvons identifier et enlever les ions spectateurs pour déterminer l’équation ionique nette.
L’équation ionique de cette réaction est :
Dans cette équation ionique, nous avons écrit les composés aqueux comme des ions individuels, mais, en tant que présente à l’état liquide, l’eau ne pas être décomposée en ses ions individuels.
Nous pouvons maintenant déterminer les ions spectateurs dans cette réaction. et apparaissent de chaque côté de l’équation et sont inchangés, de sorte qu’ils ne participent pas à la réaction. Les deux autres ions, et , se réorganisent pour former de l’eau.
En laissant de côté les ions spectateurs, nous obtenons l’équation ionique nette et la bonne réponse est l’option A :
Exemple 4: Équilibrer une équation ionique nette
Soit l’équation suivante :
Quelles sont les substitutions correctes de et afin de compléter et d’équilibrer l’équation ionique partielle ?
Réponse
Dans cette question, on nous demande de déterminer la valeur de et d’identifier le produit afin d’obtenir une équation ionique nette correctement équilibrée. Pour obtenir ce résultat, nous devons nous assurer que la charge totale de chaque côté de l’équation est la même et que le nombre de chaque atome de chaque côté de l’équation est le même.
Tout d’abord, équilibrons la charge. Le côté droit de l’équation est neutre, donc le côté gauche doit également être neutre. L’ion ferrique a une charge qui doit être équilibrée par ions, chacun avec une charge . Pour que le côté gauche de l’équation soit neutre, doit être égal à 3.
Ensuite, l’identité du produit, . Dans l’équation chimique, nous avons un ion ferrique réagissant avec trois ions hydroxyde. Comme est le seul produit formé, il doit contenir un atome de fer, trois atomes d’hydrogène et trois atomes d’oxygène pour que l’équation soit équilibrée.
Parmi les choix de réponse, seuls D et E ont la formule chimique correcte pour , l’hydroxyde de fer (III). Toutefois, comme nous savons que doit être égal à 3, le choix D est donc la bonne réponse.
Points clés
- Dans une équation chimique, les substances solides, liquides et gazeuses seront toujours indiquées de la même manière, mais nous pouvons indiquer les composés en solutions aqueuses de plusieurs manières.
- Les équations moléculaires répertorient les solutions aqueuses comme des composés neutres.
- Les équations ioniques répertorient les solutions aqueuses comme des ions individuels.
- Les équations ioniques nettes répertorient les ions individuels qui participent à la réaction.
- Un ion spectateur est un ion qui ne participe pas à la réaction.
- Les ions spectateurs apparaissent sous forme d’ions individuels sur les côtés gauche et droit d’une équation ionique, mais sont omis dans les équations ioniques nettes.
- Lorsque nous écrivons une équation ionique, nous devons nous assurer que le nombre de chaque type d’atome ainsi que la charge totale sont équilibrés des deux côtés.
