Charge (Chimie)

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Ion

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Voir « ion » sur le Wiktionnaire.

Un ion est une espèce chimique électriquement chargée. Ce nom est un nom anglais, provenant de l'adjectif grec ἰόν (ion), se traduisant par « allant, qui va »[1].

La valeur de cette charge est indiquée en exposant à la fin de la formule chimique de l'ion, en multiple de la charge électrique élémentaire e.

On distingue les ions monoatomiques constitués d’un seul atome comme et , Na+ ou Pb2+ des ions polyatomiques constitués de plusieurs atomes comme SO42- ou NO3-.

Les ions chargés positivement sont appelés cations, les ions chargés négativement anions.

Sommaire

Histoire

Le nom « ion » a été donné, vers 1830, par Michael Faraday, aux espèces chimiques responsables de la conductivité électrique des liquides. Il fallut attendre 1885 pour que le suédois Svante August Arrhenius propose une explication du mécanisme de conduction, pour lequel il sera récompensé par le prix Nobel de chimie en 1903.

Des faisceaux d’ions de haute énergie sont utilisés en physique atomique, physique nucléaire et physique des particules (voir accélérateur de particules). Des faisceaux de basse énergie sont utilisés dans l'analyse des surfaces (voir SIMS).

Solides ioniques

Ces solides sont constitués d'un empilement alterné de cations et d'anions reliés par des liaisons dites « ioniques » ; la cohésion de l'ensemble est assurée par les forces électrostatiques. Par exemple, le sel de table (chlorure de sodium) est un empilement d'ions chlorure et d'ions sodium.

Ces solides sont facilement solubles dans l'eau ou d'autres solvants polaires, car les ions y sont facilement solvatés (dispersés parmi les molécules du solvant).

Les solutions ioniques

Un liquide contenant des ions parmi le solvant est appelé solution ionique. Dans la solution, les ions se déplacent facilement sous l'effet d'un champ électrique, d'où la forte conductibilité électrique des solutions ioniques. La mesure de la conductivité électrique d'une solution (conductimétrie) permet donc d'estimer sa teneur globale en ions. Une solution ionique est électriquement neutre.

Ainsi, l'eau des océans, qui constituent la plus importante réserve hydrique de la Terre, est riche en ions :

Concentration approximative des principaux ions dans l'eau de mer normale
Ions Cl− Na+ SO42– Mg2+ Ca2+ HCO3− Br− CO32− Sr2+ F–
mg·L−1 19 000 11 000 2 700 1 300 420 110 73 15 8,1 1,3

Ionisation de composés moléculaires

Dans certains corps moléculaires, certains atomes attirent plus les électrons de liaisons que d'autres. On dit alors que les liaisons entre atomes sont polarisées. Au contact d'un solvant polaire, comme l'eau, les molécules de ces composés tel l'acide sulfurique, l'ammoniac ou le dioxyde de carbone, se dissocient en ions au cours de la dissolution.

Électroneutralité

Tout composé chimique étant électriquement neutre, s’il contient des ions, il contient alors nécessairement à la fois des cations et des anions, dans des proportions telles que la charge positive des cations compense exactement la charge négative des anions. Cette propriété est valable pour les solides comme pour les solutions ioniques.

Exemple : le chlorure de calcium solide est constitué d'ions calcium Ca2+ et d'ions chlorure Cl−. La charge d'un ion calcium vaut +2e (2 charges élémentaires, tandis que celle d'un ion chlorure vaut -e ; pour que l'ensemble soit neutre, les proportions des ions sont donc de 2 ions chlorure pour 1 ion calcium. La formule ionique de ce sel est donc (Ca2+, 2 Cl−), sa formule statistique CaCl2.

Ions négatifs et ioniseurs

Les appareils générateur d'ions négatifs ont pour nom : « ioniseurs ». Ils sont commercialisés en magasin ou sur Internet pour la majorité, sous prétexte que les « ions négatifs » permettraient « d'assainir l'air ambiant ». Il faut employer le mot ioniseur et non ionisateur. Vendu jusqu'à 750 euros pour les plus gros, le prix n'a que peu de rapport avec l'efficacité ou l'utilité du produit, certains appareils furent à plusieurs reprises en France et aux États-Unis interdits de publicité car mensongère et non fondées sur des recherches ou études scientifiques sérieuses. Au début les ioniseurs étaient mal vu car ils pouvaient générer de l'ozone mais depuis plusieurs années, les fabricants proposent des ioniseurs de plus en plus performants et sans production d'ozone. Le journal des allergiques en France a publié le rapport d'une étude sur les ioniseurs, en voici un extrait : « les ioniseurs d’air peuvent offrir un moyen simple, efficace, peu onéreux pour réduire les niveaux d’allergènes de l’environnement domestique. »[2].

Articles connexes

Notes et références

  1. ↑ Le petit Larousse illustré, édition 2009, p. 551, ISBN 978-2-03-584070-7
  2. ↑ damien varaud, « Site éditorial indépendant sur les ions négatifs » sur http://ioniseurs.org, 12/03/2009. Consulté le 30 mars 2009
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