Ions pH en 3ᵉ : cours, exercices et méthode pour le brevet

Des atomes aux ions

Un atome est électriquement neutre : il possède autant de protons, chargés positivement, que d'électrons, chargés négativement. Les protons se trouvent dans le noyau ; les électrons se déplacent autour du noyau. Lorsqu'un atome perd ou gagne un ou plusieurs électrons, il n'est plus neutre. Il devient un ion. Le noyau ne change pas lors de cette transformation : seuls des électrons sont échangés. Un atome de sodium possède autant de protons que d'électrons. S'il perd un électron, il possède alors une charge positive de plus que de charges négatives : il devient l'ion sodium Na⁺. À l'inverse, un atome de chlore qui gagne un électron devient l'ion chlorure Cl⁻. Retient le mécanisme, pas seulement les symboles : perdre des électrons produit une charge positive ; gagner des électrons produit une charge négative. Un ion positif est un cation. Un ion négatif est un anion. Le nombre placé en haut à droite indique la valeur de la charge. Ainsi, Mg²⁺ porte deux charges positives, car l'atome de magnésium a perdu deux électrons. L'ion O²⁻ porte deux charges négatives, car l'atome d'oxygène a gagné deux électrons. Attention : le signe concerne la charge de l'ion, pas le nombre d'atomes. Dans Na⁺, il y a un seul atome de sodium portant une charge positive. Dans Ca²⁺, il y a aussi un seul atome de calcium, mais sa charge vaut deux fois la charge élémentaire. Pour réussir, observe d'abord le signe, puis la valeur de la charge. C'est ton échauffement indispensable avant toute écriture de formule.

Lire les principaux ions sans confondre symbole et charge

Écrire une formule ionique : le plan de jeu

• Une substance ionique solide est constituée de cations et d'anions. Elle est globalement électriquement neutre. La somme des charges positives doit donc compenser exactement la somme des charges négatives.
• Commence par écrire les ions avec leur charge. Pour le chlorure de magnésium, tu identifies Mg²⁺ et Cl⁻. Ne saute jamais cette étape : elle évite les formules écrites au hasard.
• Cherche ensuite le plus petit nombre de chaque ion qui rend la charge totale nulle. Un ion Mg²⁺ apporte deux charges positives. Il faut donc deux ions Cl⁻, qui apportent ensemble deux charges négatives. La formule est MgCl₂. L'indice ₂ concerne seulement les ions chlorure.
• Pour l'oxyde d'aluminium, les ions sont Al³⁺ et O²⁻. Deux ions Al³⁺ apportent six charges positives ; trois ions O²⁻ apportent six charges négatives. La formule est Al₂O₃. Vérifie à la fin : 2 × 3 charges positives et 3 × 2 charges négatives se compensent.
• Dans une formule, l'indice indique le nombre d'atomes ou de groupes présents. Il n'est pas une charge. La charge s'écrit en haut à droite pour un ion isolé, tandis que l'indice s'écrit en bas à droite dans une formule.
• Quand un solide ionique se dissout dans l'eau, ses ions se séparent et deviennent mobiles. Une solution de chlorure de sodium contient donc des ions Na⁺ et des ions Cl⁻ dispersés dans l'eau. C'est la présence d'ions mobiles qui permet à une solution ionique de conduire le courant électrique.
• Ne confonds pas dissolution et transformation chimique. Lors d'une dissolution, les espèces chimiques présentes dans le solide se retrouvent dans l'eau sous forme d'ions séparés. Une transformation chimique produit de nouvelles espèces chimiques.

Le pH : une mesure valable pour une solution aqueuse

Mesurer, comparer et rédiger une conclusion scientifique

On mesure le pH d'une solution avec du papier pH ou avec un pH-mètre. Le papier pH donne une valeur approchée : on dépose une goutte de solution sur une bandelette, puis on compare la couleur obtenue au nuancier. Il ne faut pas tremper directement une bandelette dans un flacon si cela risque de contaminer la solution. Le pH-mètre donne une mesure plus précise. Avant son utilisation, son électrode doit être rincée à l'eau distillée, puis séchée délicatement sans frotter. Après avoir plongé l'électrode dans la solution, attends la stabilisation de l'affichage avant de relever la valeur. Pour comparer deux solutions, écris une phrase complète fondée sur les résultats. Exemple : « La solution A a un pH de 4 et la solution B a un pH de 9. Comme 4 est inférieur à 7, la solution A est acide. Comme 9 est supérieur à 7, la solution B est basique. » Cette justification est attendue : annoncer seulement les mots acide et basique ne montre pas ton raisonnement. Lorsqu'on dilue une solution acide avec de l'eau, son pH augmente et se rapproche de 7 sans le dépasser tant que la solution reste acide. Lorsqu'on dilue une solution basique, son pH diminue et se rapproche de 7 sans passer en dessous tant qu'elle reste basique. L'eau ajoutée ne détruit pas les ions : elle les répartit dans un volume plus grand. Enfin, une solution de pH 7 est neutre dans les conditions de référence ; elle n'est ni acide ni basique. Dans une question d'analyse, repère d'abord la mesure, compare-la à 7, puis formule la propriété demandée. Cette série de trois gestes te donne une réponse nette, justifiée et lisible.