Un tour de magie 🪄

👨🏻‍🔬 L’objectif de la sĂ©ance est de modifier la couleur d’une solution aqueuse verte en y ajoutant une solution incolore !!!

Documents

Coloration de quelques solutions en fonction des entités qui y sont présentes

Solvant Soluté Couleur
Eau Ion manganate $\ce{MnO_4^{3-}}$ Bleu
Eau Ion cuivre $\ce{Cu^{2+}}$ Bleu
Eau Ion permanganate $\ce{MnO_4^{-}}$ Fushia
Eau Ion cobalt $\ce{Co^{2+}}$ Rose
Cyclohexane Diiode $\ce{I2}$ Rose
Eau Diiode $\ce{I2}$ Jaune orangé
Eau Ion fer III $\ce{Fe^{3+}}$ Orange

Quelques tests caractéristiques de reconnaissance des ions en solution aqueuse

Ion Réactif Résultat de la réaction
Ion cuivre, $\ce{Cu^{2+}}$ Soude  Formation d’un prĂ©cipitĂ© bleu d’hydroxyde de cuivre, $\ce{Cu(OH)_2}$
Ion fer II, $\ce{Fe^{2+}}$ Soude Formation d’un prĂ©cipitĂ© vert d’hydroxyde de fer II, $\ce{Fe(OH)_2}$
Ion fer III, $\ce{Fe^{3+}}$ Soude Formation d’un prĂ©cipitĂ© orange d’hydroxyde de fer III, $\ce{Fe(OH)_3}$
Ion zinc, $\ce{Zn^{2+}}$ Soude Formation d’un prĂ©cipitĂ© blanc d’hydroxyde de zinc, $\ce{Zn(OH)_2}$
Ion chlorure, $\ce{Cl^{-}}$ Nitrate d’argent Formation d’un prĂ©cipitĂ© blanc de chlorure d’argent, $\ce{AgCl}$, qui noircit Ă  la lumière
Ion sulfate, $\ce{SO_4^{2-}}$ Chlorure de baryum Formation d’un prĂ©cipitĂ© blanc de sulfate de baryum, $\ce{BaSO4}$

Remarques :

  • Solution de soude : $\ce{Na^+ (aq) + OH^- (aq)}$
  • Solution de nitrate d’argent : $\ce{Ag^+ (aq) + NO3^- (aq)}$
  • Solution de chlorure de baryum : $\ce{Ba^{2+} (aq) + 2 Cl^- (aq)}$
  • En prĂ©sence d’ions baryum $\ce{Ba^{2+}}$ le diiode en solution aqueuse forme un solide blanc d’iodure de baryum $\ce{BaI2}$.

Solutions mises Ă  disposition

  • Solution verte inconnue
  • Éthanol $\ce{C2H6O}$, incolore
  • Cyclohexane $\ce{C6H12}$, incolore
  • Eau distillĂ©e
  • Solution de soude $(\ce{Na^+ (aq) + OH^- (aq)})$, incolore
  • Solution de chlorure de baryum, incolore

Tour de magie

  • Introduire, dans cinq tubes Ă  essais, 2 mL de la solution verte.
  • Ajouter 3 mL d’une des cinq solutions incolores, goutte Ă  goutte, tout en observant.
    Remarque : choisir bien évidemment une solution incolore différente pour chaque tube à essais.
  • Bien agiter les tubes Ă  essais Ă  l’exception de ceux contenant la solution de soude ou celle de chlorure de baryum.

Travail à réaliser

  1. Ă€ l’aide des documents fournis, essayer de dĂ©terminer la composition de la solution verte.
  2. RĂ©aliser le tour de magie.
    Noter toutes les observations.
  3. Justifier les résultats obtenus.
Corrigé

Observations

  1. Solution aqueuse verte + eau ↓
    • Aucune modification visible, si ce n’est une coloration moins prononcĂ©e
  2. Solution aqueuse verte + éthanol ↓
    • Aucune modification dans un premier temps
    • Après dĂ©cantation :
      • cristaux bleu au fond du tube
      • La solution se colore en jaune en haut du tube
  3. Solution aqueuse verte + chlorure de baryum ↓
    • Un prĂ©cipitĂ© blanc s’est formĂ©
  4. Solution aqueuse verte + cyclohexane ↓
    • Apparition de deux phases
      • Le mĂ©lange est hĂ©tĂ©rogène
    • Phase supĂ©rieure→Se colore en rose/fuchsia
    • Phase infĂ©rieure→Se colore en bleu
  5. Solution aqueuse verte + soude (hydroxyde de sodium) ↓
    • Formation d’un prĂ©cipitĂ© bleu

Interprétations

  1. Normal car le solvant est l’eau
  3. Formation du prĂ©cipitĂ© blanc : prĂ©sence soit de diiode, soit d’ions sulfate dans la solution verte
  4. MĂ©lange hĂ©tĂ©rogène : l’eau et le cyclohexane ne sont pas miscibles
    • Liquides non miscibles↔Leur mĂ©lange est hĂ©tĂ©rogène
    1. Le cyclohexane est moins dense que l’eau, il constitue la phase supĂ©rieure
      1. Comment le dĂ©terminer expĂ©rimentalement : ajouter de l’eau et regarder quelle phase voit son volume augmenter
    2. Couleur de la phase supérieure : présence de diiode
    3. Couleur de la phase infĂ©rieure : prĂ©sence d’ions cuivre ou d’ions manganate
  5. Formation du prĂ©cipitĂ© bleu : prĂ©sence d’ions cuivre dans la solution verte.

Conclusion(s)

  • La solution verte est formĂ©e d’ions cuivre et de diiode
  • Justification Ă  partir des spectres d’absorption
  • Le diiode est plus soluble dans le cyclohexane que dans l’eau
  • Les ions cuivre sont plus solubles dans l’eau que dans le cyclohexane

Extraction par solvant

Extraction liquide-liquide

  • Objectif : SĂ©parer deux entitĂ©s solubilisĂ©es dans un mĂ©lange homogène
  • Comment ? ↓
    • On choisit un solvant extracteur ↓
      • Non miscible avec l’eau
      • Dans lequel l’entitĂ© Ă  extraire est très soluble
    • On utilise une ampoule Ă  dĂ©canter