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Vidéo de la leçon : Autres tests pour les anions Chimie

Dans cette leçon, nous allons apprendre comment identifier une sélection d’ions négatifs en solution aqueuse en fonction de leur réactivité, de leur couleur et de la solubilité de leurs sels.

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Transcription de vidéo

Dans cette vidéo, nous allons apprendre à identifier une sélection d’ions négatifs en solution aqueuse en fonction de leur réactivité, de leur couleur et de la solubilité de leurs sels.

En chimie, l’analyse qualitative peut être utilisée afin de déterminer l’identité d’un produit chimique inconnu. Nous pouvons utiliser des tests chimiques afin d'identifier les différents ions positifs et négatifs présents dans un composé. Au cours d’un test chimique, une réaction chimique se produit et nous pouvons observer un certain nombre de changements différents. De la chaleur peut être dégagée, nous pouvons observer un changement de couleur ou un gaz peut être libéré. Nous pourrions constater la présence de bulles dans le tube à essai, un phénomène appelé effervescence, et nous pourrions même sentir une odeur particulière. Enfin, nous pourrions observer la formation d'un solide, appelé précipité, à l’intérieur du tube à essai.

Les anions sont des ions négatifs qui sont aussi parfois appelés des radicaux acides. Si nous imaginons un acide courant, tel que l’acide sulfurique, dans lequel les ions hydrogène sont retirés, nous nous retrouvons avec l’anion sulfate ou le radical acide. Lorsque nous testons pour la présence de radicaux acides, nous utilisons un ordre et une méthode spécifiques afin de nous aider à identifier avec précision les différents ions présents. Nous utilisons d’abord un test primaire et, si le résultat est positif, nous effectuons ensuite un test de confirmation afin de confirmer le résultat du test primaire. Nous utilisons des réactifs spécifiques dans un ordre précis pour analyser les radicaux acides inconnus. Cet ordre est lié à la stabilité des différents anions.

Tout d’abord, nous utilisons de l’acide chlorhydrique dilué afin de nous aider à identifier les anions carbonate, sulfite, bicarbonate, sulfure, thiosulfate et nitrite. Si l'identification de l'anion inconnu est impossible en utilisant de l’acide chlorhydrique dilué, nous passons au deuxième réactif, soit l’acide sulfurique concentré. Nous utilisons de l’acide sulfurique concentré pour identifier les anions halogénure et nitrate. Si nous n'avons toujours pas déterminé l’identité de notre anion inconnu après avoir utilisé de l’acide chlorhydrique dilué et de l’acide sulfurique concentré, nous utilisons alors du chlorure de baryum en solution aqueuse, qui nous aidera à identifier les sulfates et les phosphates.

Examinons quelques-unes des observations auxquelles nous pouvons nous attendre avec certains de ces tests. Nous pouvons utiliser de l’acide chlorhydrique dilué pour tester les ions bicarbonate, sulfure, thiosulfate et nitrite. Dans tous ces cas, l’acide dilué est ajouté à un échantillon solide du sel inconnu. Les ions bicarbonates réagissent avec l’acide pour produire du dioxyde de carbone et de l’eau. Nous pouvons vérifier la production de dioxyde de carbone en utilisant de l’eau de chaux, qui est une solution saturée d’hydroxyde de calcium. L’eau de chaux deviendra trouble ou laiteuse en présence de dioxyde de carbone.

Cependant, les carbonates réagissent également de la même manière avec l’acide chlorhydrique dilué. Nous avons donc besoin d’un test de confirmation afin de déterminer que cet anion inconnu est bien un bicarbonate et non pas un carbonate. Pour réaliser ce test de confirmation, nous allons utiliser une solution de sulfate de magnésium. Lorsque nous mélangeons une solution de sulfate de magnésium avec un composé contenant des ions bicarbonate, du bicarbonate de magnésium sera produit dans le tube à essai. Cependant, si des ions carbonates sont présents, ils réagiront instantanément avec les ions magnésium pour former du carbonate de magnésium insoluble, qui prend la forme d’un précipité blanc.

La deuxième étape de ce test de confirmation consiste donc à chauffer notre solution, ce qui entraîne la décomposition thermique du bicarbonate de magnésium et, une fois de plus, la formation d’un précipité blanc insoluble de carbonate de magnésium. En utilisant ce test de confirmation, nous pouvons donc observer la différence entre un sel de carbonate et un sel de bicarbonate. La présence d'ions carbonates est confirmée si le précipité blanc apparaît instantanément, alors que la présence d'ions bicarbonates est confirmée si le précipité blanc apparaît seulement après le chauffage.

Nous pouvons également utiliser de l’acide chlorhydrique dilué pour vérifier la présence d’anions sulfures. Les ions sulfures réagissent avec l’acide pour former un gaz appelé sulfure d’hydrogène. Le sulfure d'hydrogène a une odeur désagréable d’œuf pourri. Or, bien que cela puisse nous donner un indice lors du test, utiliser des odeurs et renifler des gaz inconnus est incroyablement dangereux. Par conséquent, même si elle est très informative, l'odeur ne fait jamais partie d’une analyse qualitative formelle en chimie.

Nous utilisons donc plutôt une solution d’acétate de plomb afin de tester la présence de sulfure d’hydrogène gazeux. Nous prenons un petit morceau de papier filtre que nous trempons dans la solution et nous le tenons soigneusement au-dessus du tube à essai. Lorsque le gaz entre en contact avec l’acétate de plomb, une autre réaction se produit et du sulfure de plomb se forme sur le morceau de papier filtre. Le sulfure de plomb a une couleur noire caractéristique. Le test de confirmation pour les ions sulfures consiste à utiliser une solution de nitrate d’argent. Ce test produit encore une fois une substance noire. Cette fois-ci, du sulfure d’argent, un précipité noir, se forme à l’intérieur du tube à essai.

Lorsque nous utilisons de l’acide chlorhydrique pour vérifier la présence d’anions thiosulfates, nous devons nous attendre à observer un précipité jaune contenant du soufre solide. Toutefois, nous obtenons également un autre gaz à l’odeur étrange appelé dioxyde de soufre. Il est important de se rappeler ici que l’anion sulfite génère également du dioxyde de soufre. Lors de ce test primaire, c’est donc le précipité jaune, ou le soufre solide, qui nous indique que nous sommes en présence d'un anion thiosulfate et non pas d'un anion sulfite.

Nous pouvons confirmer le dégagement de dioxyde de soufre gazeux en utilisant du papier filtre trempé dans du dichromate de potassium. Le dichromate de potassium est une solution orange qui passe au vert lorsqu’il est réduit par le dioxyde de soufre gazeux acide. Bien que la production d'un précipité jaune pâle soit un très bon indicateur lors du test pour le thiosulfate, nous devons également réaliser un test de confirmation.

Une des caractéristiques de l’anion thiosulfate est sa capacité à réduire l’iode en iodure. Une solution d’iode a généralement un aspect brun foncé. Lorsqu’il est mélangé avec une solution contenant des ions thiosulfates, l’iode devient incolore. Les anions nitrites peuvent également être détectés en utilisant de l’acide chlorhydrique dilué. Au cours de cette réaction, un produit chimique appelé acide nitreux se forme. Cet acide est instable et se décompose en libérant du monoxyde d’azote gazeux qui réagit ensuite avec l’oxygène présent dans l’air pour produire du dioxyde d’azote, un composé ayant une couleur caractéristique brun orangé.

Le test de confirmation pour l’ion nitrite consiste à faire passer ce dioxyde d’azote brun orangé à travers une solution de permanganate de potassium. Nous devons acidifier le permanganate de potassium avec de l’acide sulfurique concentré. Lorsque le dioxyde d’azote gazeux acide passe à travers cette solution, le permanganate perd sa couleur caractéristique violet foncé et la solution contenant des ions manganèse plus deux devient rose pâle, presque incolore.

Au fur et à mesure que nous suivons notre méthodologie de tests, nous passons des tests utilisant l’acide chlorhydrique dilué aux tests utilisant l’acide sulfurique concentré. Si nous n’avons toujours pas réussi à identifier notre anion inconnu après avoir réalisé des tests avec ces deux acides, nous pouvons passer à la troisième étape de tests et commencer à utiliser une solution de chlorure de baryum. Une solution de chlorure de baryum peut être utilisée pour tester les anions phosphate et sulfate. La première étape de ce test consiste à ajouter une solution de chlorure de baryum à la solution inconnue pouvant potentiellement contenir des anions phosphate ou sulfate. Si l’un ou l’autre de ces deux anions est présent, un précipité blanc composé de phosphate de baryum ou de sulfate de baryum, se formera.

Pour être en mesure de différencier ces deux précipités blancs semblables, nous devons y ajouter de l’acide chlorhydrique dilué. Lorsque nous ajoutons cet acide au précipité blanc de phosphate de baryum, ce dernier disparaît. Le phosphate de baryum solide réagit avec l’acide pour produire de l’acide phosphorique et dissoudre les ions baryum. Cette réaction n'aura pas lieu avec le sulfate de baryum et le précipité blanc restera intact.

Le test de confirmation pour les anions phosphates implique l’ajout d’une solution de nitrate d’argent. Lorsque des cations argent entrent en contact avec des anions phosphates, il se forme un précipité de phosphate d’argent, qui a une couleur jaune. Comme dans les cas précédents, nous pouvons dissoudre ce précipité en utilisant une solution d’acide nitrique ou d’ammoniac. En utilisant de l’acide nitrique, nous produisons du nitrate d’argent et de l’acide phosphorique. Avec la solution d’ammoniac, nous produisons un complexe d’argent.

Avant de résumer ce que nous venons d'apprendre dans cette vidéo concernant les tests plus poussés pour les anions, essayons de répondre à une question.

Cette figure montre une série de tests réalisée avec un sel de sodium inconnu, X. Quelle est la formule la plus probable du sel de sodium inconnu ?

Il est mentionné dans cette question qu’un sel de sodium inconnu est analysé en utilisant une série de tests chimiques. Nous pouvons constater sur la figure que le sel de sodium est dissout en solution. Sur la base des tests utilisés et de leurs résultats indiqués sur l’image, nous devons déterminer l’identité et la formule chimique du sel de sodium X. Si nous nous déplaçons à gauche de X, du nitrate d’argent est ajouté à la solution contenant X et il en résulte un mélange noir.

Supposons que le sel X contient des ions sulfures. Suite à l'ajout de nitrate d’argent, les ions sulfures présents dans la solution inconnue réagissent avec les ions argent provenant du nitrate d’argent. Cette réaction produit un précipité de sulfure d’argent, qui a une couleur noire. Le résultat du test avec le nitrate d’argent suggère donc que X contient des ions sulfures.

Continuons à observer les réactions chimiques qui se produisent au cours des autres tests chimiques. Lorsque de l’acide chlorhydrique est ajouté à un échantillon frais de la solution contenant X, un gaz malodorant est produit. Lorsque de l’acide chlorhydrique est ajouté à une solution contenant des ions sulfures, une réaction chimique se produit entre ces ions sulfures et les ions hydrogène de l’acide. Cette réaction se traduit par la formation de sulfure d'hydrogène gazeux, ou H2S, qui dégage une odeur désagréable d’œuf pourri.

Selon cette figure, lorsque de l’acétate de plomb(II) est ajouté au mélange qui a produit le gaz, il se forme un autre mélange noir. S’il reste encore des ions sulfures ou du sulfure d’hydrogène dans le mélange présent dans le tube à essai, une réaction chimique se produit avec l’acétate de plomb(II). Les produits de cette réaction sont l’acide acétique et le sulfure de plomb(II), ou PbS. Le sulfure de plomb(II) est un précipité noir qui confère cette couleur au mélange dans le tube à essai.

Le résultat des trois tests présentés dans cette figure montre que l’échantillon de sel de sodium contient des ions sulfures. Par conséquent, l’identité du sel X est le sulfure de sodium, dont la formule chimique est Na2S. Quelle est la formule la plus probable du sel de sodium inconnu ? Le Na2S.

Résumons maintenant ce que nous venons d'apprendre sur les tests plus poussés pour les anions. Des solutions d’acide chlorhydrique dilué, d’acide sulfurique concentré et de chlorure de baryum peuvent être utilisées pour identifier des anions inconnus. L’acide chlorhydrique dilué consiste en un test primaire pour détecter les anions carbonate, sulfite, bicarbonate, sulfure, bisulfate et nitrite. L’acide sulfurique concentré constitue le test primaire utilisé pour détecter les anions halogénure et nitrate. Le chlorure de baryum est utilisé comme test primaire pour identifier les anions sulfate et phosphate. Nous utilisons des tests de confirmation afin de confirmer les résultats de ces tests primaires.

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