Quand on verse quelques gouttes d’un réactif bien choisi dans une solution, l’apparition d’un précipité coloré ou d’une flamme d’une couleur particulière permet d’identifier certains ions présents dans cette solution. Cette leçon présente les tests de reconnaissance des ions chlorure, cuivre II, fer II, fer III et sodium.
I. Pourquoi tester la présence d’un ion ?
De nombreuses solutions aqueuses du quotidien (eau de mer, eau de robinet, solutions industrielles, boissons) contiennent des ions dissous. Un test de reconnaissance est une expérience simple qui permet de vérifier la présence d’un ion précis dans une solution, grâce à un réactif spécifique qui produit un effet visible (changement de couleur, précipité, dégagement de gaz, coloration d’une flamme) uniquement en présence de cet ion.
II. Le test de l’ion chlorure (Cl−)
On verse quelques gouttes de solution de nitrate d’argent (contenant les ions Ag+) dans la solution à tester. En présence d’ions chlorure, il se forme un précipité blanc qui noircit à la lumière, le chlorure d’argent :
Ag+ + Cl− → AgCl↓ (précipité blanc)
III. Le test de l’ion cuivre II (Cu2+)
On verse quelques gouttes de solution d’hydroxyde de sodium (soude, contenant les ions HO−) dans la solution à tester. En présence d’ions cuivre II, il se forme un précipité bleu d’hydroxyde de cuivre :
Cu2+ + 2HO− → Cu(OH)2↓ (précipité bleu)
IV. Les tests des ions fer II (Fe2+) et fer III (Fe3+)
Le même réactif, la solution d’hydroxyde de sodium, permet de distinguer les deux ions du fer par la couleur du précipité obtenu :
• En présence d’ions fer II : précipité vert d’hydroxyde de fer II — Fe2+ + 2HO− → Fe(OH)2↓
• En présence d’ions fer III : précipité rouille (orangé) d’hydroxyde de fer III — Fe3+ + 3HO− → Fe(OH)3↓
V. Le test de l’ion sodium (Na+) — test à la flamme
Contrairement aux ions précédents, l’ion sodium ne donne pas de précipité coloré avec la soude. On le met en évidence par un test à la flamme : on trempe un fil de nichrome (ou de platine) préalablement nettoyé dans la solution à tester, puis on l’approche de la flamme d’un bec bunsen. En présence d’ions sodium, la flamme se colore en jaune-orangé caractéristique.
VI. Synthèse
| Ion | Réactif | Résultat observé |
|---|---|---|
| Cl− | Nitrate d’argent | Précipité blanc (noircit à la lumière) |
| Cu2+ | Hydroxyde de sodium | Précipité bleu |
| Fe2+ | Hydroxyde de sodium | Précipité vert |
| Fe3+ | Hydroxyde de sodium | Précipité rouille |
| Na+ | Test à la flamme | Flamme jaune-orangé |
Exercice d’application
1. Quel réactif utilise-t-on pour tester la présence des ions chlorure ? Quel est le résultat observé ?
2. On verse de la soude dans un tube à essai contenant une solution inconnue : un précipité vert apparaît. Quel ion cette solution contient-elle ?
3. Comment distingue-t-on les ions fer II et fer III à l’aide du même réactif ?
4. Décrire le protocole du test à la flamme pour l’ion sodium et le résultat attendu.
5. Une solution donne un précipité bleu avec la soude. Quel ion identifie-t-on ? Écrire l’équation de la réaction correspondante.
Corrigés
1. On utilise la solution de nitrate d’argent (ions Ag+). En présence d’ions chlorure, un précipité blanc apparaît, qui noircit à la lumière.
2. Cette solution contient des ions fer II (Fe2+), car la soude forme avec eux un précipité vert.
3. Les deux ions donnent un précipité avec la soude, mais de couleur différente : vert pour l’ion fer II, rouille (orangé) pour l’ion fer III.
4. On trempe un fil de nichrome propre dans la solution à tester, puis on l’approche de la flamme d’un bec bunsen. En présence d’ions sodium, la flamme se colore en jaune-orangé.
5. On identifie l’ion cuivre II (Cu2+). Équation : Cu2+ + 2HO− → Cu(OH)2↓.
