Les Indicateurs de Réaction Chimique

Les Indicateurs de Réaction Chimique

Comprendre les Indicateurs de Réaction Chimique

Vous disposez des produits chimiques suivants dans votre laboratoire :

  • Solution d’acide chlorhydrique (HCl)
  • Solution de thiosulfate de sodium (Na2S2O3)
  • Solution de chlorure de baryum (BaCl2)
  • Solution de sulfate de sodium (Na2SO4)
  • Eau de chaux (solution saturée de Ca(OH)2)

Vous mélangez les solutions deux à deux dans des tubes à essais différents. Voici les observations :

  1. Mélange A : HCl + Na2S2O3 → Aucun changement visible.
  2. Mélange B : HCl + BaCl2 → Aucun changement visible.
  3. Mélange C : Na2SO4 + BaCl2 → Formation d’un précipité blanc.
  4. Mélange D : HCl + Eau de chaux → Turbidité (précipité blanc) qui disparaît à l’ajout de plus d’HCl.
Les Indicateurs de Réaction Chimique

Questions :

  1. Pour chaque mélange, indiquez si une réaction chimique a eu lieu. Justifiez votre réponse en vous basant sur les observations.
  2. Pour le mélange C, écrivez l’équation chimique de la réaction qui s’est produite. Identifiez le réactif et le produit.
  3. Expliquez pourquoi la turbidité dans le mélange D disparaît avec l’ajout supplémentaire d’HCl. Quel gaz était probablement dégagé lors de la première addition d’HCl ?
  4. Quelle est l’importance des indicateurs de réaction dans l’identification des réactions chimiques ? Donnez un exemple dans la vie quotidienne où un changement de couleur indique une réaction chimique.

1.Observation des réactions et interprétations

a) Mélange A : HCl + Na₂S₂O₃
Observation :

On observe une solution claire, sans changement de couleur, sans formation de particules et sans bulles.

Lorsqu’on verse l’acide chlorhydrique (HCl) dans la solution de thiosulfate de sodium (Na₂S₂O₃), on place en solution deux types d’ions :
  • H+ et Cl (provenant de HCl)
  • Na+ et S₂O₃2– (provenant de Na₂S₂O₃)
Pour qu’une réaction chimique soit visible, il faut qu’un nouvel assemblage d’ions forme soit :
  • un solide insoluble (précipité) visible,
  • un gaz visible sous forme de bulles,
  • un changement de couleur de la solution.
Ici, aucun couple d’ions ne se combine pour donner un solide ou du gaz, et la couleur reste la même. Tout reste dissous dans l’eau.
Conclusion :

Pas de réaction chimique, la solution reste identique.

b) Mélange B : HCl + BaCl₂
Observation :

Solution toujours limpide, aucune bulle, pas de dépôt. Les ions en présence sont : H+, Cl, et Ba2+.

Pour créer un solide, Ba2+ devrait rencontrer un anion qui forme un composé insoluble. Or les seuls anions disponibles sont Cl, et le chlorure de baryum (BaCl₂) est déjà soluble.

Il n’y a pas de gaz non plus, car aucun ion ne réagit pour former du CO₂ ou un autre gaz.

Conclusion :

Pas de réaction chimique, la solution reste transparente.

c) Mélange C : Na₂SO₄ + BaCl₂
Observation :

Apparition immédiate d’une poudre blanche (turbidité). Dans la solution initiale, on a : Na+ et SO₄2– d’un côté, Ba2+ et Cl de l’autre. Lorsque Ba2+ rencontre SO₄2–, ces deux ions se combinent pour donner du sulfate de baryum (BaSO₄), qui ne se dissout pas dans l’eau. Le BaSO₄ se forme sous forme de petites particules solides qui rendent la solution trouble. Ces particules solides sont appelées « précipité ».

Equation :

\[ \mathrm{Na_2SO_4(aq) + BaCl_2(aq) \longrightarrow BaSO_4(s)\downarrow + 2\,NaCl(aq)} \]

Conclusion :

Il y a une réaction chimique : une précipitation de sulfate de baryum solide.

d) Mélange D : HCl + eau de chaux (Ca(OH)₂ sat.)
Observation :

La solution claire devient trouble, avec un dépôt blanc. L’eau de chaux est une solution contenant du Ca(OH)₂ dissous et parfois un peu de CO₂ de l’air. Quand on ajoute un acide (HCl), l’acide réagit avec le carbonate présent pour former du carbonate de calcium (CaCO₃) solide :
\[ \mathrm{Ca^{2+}(aq) + CO_3^{2-}(aq) \longrightarrow CaCO_3(s)\downarrow} \]

  • Le CaCO₃ apparaît sous forme de petites particules blanches, rendant la solution trouble (turbidité).
  • Si l’on ajoute encore plus d’acide, ce précipité réagit à nouveau pour se dissoudre :
    \[ \mathrm{CaCO_3(s) + 2\,HCl(aq) \longrightarrow CaCl_2(aq) + CO_2(g)\uparrow + H_2O(l)} \]
  • Gaz dégagé :

    Dioxyde de carbone (CO₂), visible en bulles.

    Conclusion :

    Il y a bien deux réactions successives : formation puis dissolution du précipité, avec dégagement de CO₂.

    2. Équation chimique pour le mélange C

    Equation :

    \[ \mathrm{Na_2SO_4(aq) + BaCl_2(aq) \longrightarrow BaSO_4(s)\downarrow + 2\,NaCl(aq)} \]

    Qui réagit ?

    Les ions SO₄2– et Ba2+, présents respectivement dans le sulfate de sodium et le chlorure de baryum, se combinent.

    Produit solide :

    Le sulfate de baryum (BaSO₄) se forme sous forme d’un solide blanc insoluble.

    3. Disparition de la turbidité dans D et gaz dégagé

    La turbidité disparaît car l’excès d’ions H+ fournis par l’acide provoque la dissolution du précipité de carbonate de calcium.

    Réaction de dissolution :

    \[ \mathrm{CaCO_3(s) + 2\,HCl(aq) \longrightarrow CaCl_2(aq) + CO_2(g) + H_2O(l)} \]

    Gaz formé :

    Le dioxyde de carbone (CO₂) se libère sous forme de petites bulles qui remontent à la surface.

    4. Importance des indicateurs de réaction et exemple quotidien

    Rôle des indicateurs :
    • Ils signalent qu’une réaction chimique a eu lieu grâce à un changement visible (changement de couleur, formation de dépôt, bulles).
    • Ils aident à comprendre la nature de la réaction (acide-base, oxydation, précipitation…).
    Exemple quotidien :

    Le papier pH (tournesol) change de couleur : il devient rouge en présence d’un acide fort et bleu en présence d’une base forte, indiquant clairement l’acidité ou la basicité d’une solution.

    Correction : les Indicateurs de Réaction Chimique

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