L’essentiel
Un ion est un atome ou un groupe d’atomes qui a perdu ou gagné un ou plusieurs électrons : il porte donc une charge électrique. S’il perd des électrons, c’est un cation, chargé positivement, comme Na⁺. S’il en gagne, c’est un anion, chargé négativement, comme Cl⁻.
Comment se forme un ion
Un atome est neutre, avec autant de protons que d’électrons. Lors d’une transformation, il peut céder ou capter des électrons. Le noyau ne change pas : le nombre de protons reste le même. L’équilibre des charges est rompu, et l’atome devient un ion.
- L’atome de sodium perd 1 électron : Na → Na⁺ + e⁻.
- L’atome de chlore gagne 1 électron : Cl + e⁻ → Cl⁻.
- L’atome de cuivre perd 2 électrons : Cu → Cu²⁺ + 2 e⁻.
Cation ou anion : la règle
Perte d’électrons = cation (charge +). Gain d’électrons = anion (charge −). Le nombre en exposant indique combien d’électrons ont été échangés.
Astuce : Le T de caTion ressemble à un signe +. Tu retrouves ainsi que le cation est positif.
Compter les protons et les électrons d’un ion
Le nombre de protons est donné par Z. On ajuste ensuite les électrons selon la charge.
| Ion | Z (protons) | Électrons | Calcul |
|---|---|---|---|
| Na⁺ | 11 | 10 | 11 − 1 |
| Ca²⁺ | 20 | 18 | 20 − 2 |
| Al³⁺ | 13 | 10 | 13 − 3 |
| Cl⁻ | 17 | 18 | 17 + 1 |
| O²⁻ | 8 | 10 | 8 + 2 |
Ions monoatomiques et ions polyatomiques
Un ion monoatomique provient d’un seul atome : Na⁺, Cl⁻, Fe³⁺. Un ion polyatomique provient d’un groupe d’atomes : SO₄²⁻ contient 1 atome de soufre et 4 atomes d’oxygène, et l’ensemble porte deux charges négatives.
| Nom | Formule | Type |
|---|---|---|
| Ion hydrogène | H⁺ | Cation monoatomique |
| Ion sodium | Na⁺ | Cation monoatomique |
| Ion potassium | K⁺ | Cation monoatomique |
| Ion calcium | Ca²⁺ | Cation monoatomique |
| Ion magnésium | Mg²⁺ | Cation monoatomique |
| Ion cuivre II | Cu²⁺ | Cation monoatomique |
| Ion fer II | Fe²⁺ | Cation monoatomique |
| Ion fer III | Fe³⁺ | Cation monoatomique |
| Ion zinc | Zn²⁺ | Cation monoatomique |
| Ion chlorure | Cl⁻ | Anion monoatomique |
| Ion fluorure | F⁻ | Anion monoatomique |
| Ion hydroxyde | HO⁻ | Anion polyatomique |
| Ion nitrate | NO₃⁻ | Anion polyatomique |
| Ion sulfate | SO₄²⁻ | Anion polyatomique |
| Ion ammonium | NH₄⁺ | Cation polyatomique |
Reconnaître un ion en solution
On identifie certains ions en ajoutant un réactif : un solide, appelé précipité, apparaît avec une couleur caractéristique.
| Ion recherché | Réactif | Résultat |
|---|---|---|
| Cu²⁺ | Soude | Précipité bleu |
| Fe²⁺ | Soude | Précipité vert |
| Fe³⁺ | Soude | Précipité couleur rouille |
| Zn²⁺ | Soude | Précipité blanc |
| Cl⁻ | Nitrate d’argent | Précipité blanc qui noircit à la lumière |
Écrire la formule d’un solide ionique
Un solide ionique est neutre : les charges positives et négatives doivent se compenser. Il faut donc 2 ions Cl⁻ pour 1 ion Ca²⁺, ce qui donne CaCl₂. Avec Na⁺ et Cl⁻, une seule paire suffit : NaCl.
Les erreurs à éviter
Un ion positif a gagné des électrons Un ion positif a perdu des électrons
L’électron est négatif : en perdre laisse un excès de charges positives.
L’ion Na⁺ a perdu un proton L’ion Na⁺ a perdu un électron
Le noyau ne change pas dans une transformation chimique. Seuls les électrons sont échangés.
Écrire Ca⁺² ou Cl- Écrire Ca²⁺ et Cl⁻
La charge se note en exposant : le nombre d’abord, le signe ensuite.
Exercices corrigés
1. Un anion est un ion…
Voir la correction
chargé négativement. Un anion a gagné des électrons : il est chargé négativement.
2. Un atome perd 2 électrons. Quelle charge porte l’ion formé ?
Voir la correction
2+. Il lui manque 2 charges négatives : la charge vaut 2+.
3. Combien d’électrons possède l’ion Ca²⁺ (Z = 20) ?
Voir la correction
18. 20 − 2 = 18 électrons.
4. Combien d’électrons possède l’ion S²⁻ (Z = 16) ?
Voir la correction
18. Un anion a gagné des électrons : 16 + 2 = 18.
5. Comment classer l’ion SO₄²⁻ ?
Voir la correction
Anion polyatomique. Il contient plusieurs atomes et porte une charge négative.
6. Quelle est la formule du chlorure de fer III, formé d’ions Fe³⁺ et Cl⁻ ?
Voir la correction
FeCl₃. Il faut 3 ions Cl⁻ pour compenser la charge 3+ de Fe³⁺.
Questions fréquentes
Quelle est la formule de l’ion sodium ?
Na⁺. L’atome de sodium a perdu un électron : l’ion compte 11 protons et 10 électrons.
Quelle est la formule de l’ion fluorure ?
F⁻. L’atome de fluor a gagné un électron : l’ion compte 9 protons et 10 électrons.
Quelle est la différence entre un atome et un ion ?
L’atome est neutre, l’ion est chargé. Ils ont le même noyau, mais pas le même nombre d’électrons.
Pourquoi une solution contenant des ions conduit-elle le courant ?
Dans l’eau, les ions se déplacent et transportent les charges électriques. L’eau salée conduit donc bien mieux le courant que l’eau pure.