réactions de précipitation en
solution aqueuse
Remarque : je pense que pour une telle question de cours, vous avez des
tables à votre disposition pour pouvoir donner des exemples...
Intro
I-
Obtention et redissolution d'un précipité
1/
Condition limite d'existence
2/
Influence du pH
3/
Influence de la complexation
II-
Influence de la précipitation sur les autres réactions
1/
Influence sur les réactions redox
2/
Influence sur les réactions A/B
3/
Influence sur des réactions organiques
III-
Pratique des réactions de précipitation
1/ Tests et Dosages
2/
Purification
3/
Précipitation sélective
Conclusion
En version
plus
développée...
Intro
:
Définition d'une réaction de précipitation : obtention d'un solide à
partir d'une solution contenant des ions dissous
I-
Obtention et redissolution d'un précipité
1/
Condition limite d'existence
Toutes les réactions fabriquant un solide absent au départ sont
soumises à une condition d'évolution : application du second principe :
condition d'affinité : Adξ >0 => [Ag+][Cl-] > Ks
Soit une solution métallique 0,1 molaire => quantité limite de
Cl- à ajouter pour voir la précipitation => axe de prédominance
Soit une solution mélange de Cl- , Br- , et I- => 3 valeurs limites => axe de prédominance => précipitations successives.
2/
Influence du pH
Choisir une influence "indirecte" : la précipitation d'un sulfure ( voir TP ) :- établir les 3 formes possibles de l'anion selon le pH ( axe de prédominance A/B) vertical
- écrire les 3 réactions différentes de redissolution selon le pH . Calcul (RAPIDE) de K
- Bilan de matière à partir d'un excès de solide, en solution TAMPON ( h = cte )
- LAM => expression ps = f(pH)
- Tracé rapide et montrer le domaine de précipitation ( pour recentrer sur la question posée )
...tout ceci doit être TRES rapide...ne pas faire les AN, sauf pentes => allure du graphe
3/
Influence de la complexation
Si on verse Cu2+ dans une solution d'ammoniac de pH > pH limite d'apparition de Cu(OH)2 , il n'apparait pas...En effet , formation prioritaire du complexe Cu(NH3)42+ qui maintient Cu2+ à une concentration trop faible pour atteindre la condition limite de précipitation au pH imposé par NH3
Ccl : Les réactions de complexation peuvent empêcher la précipitation.
Parler de la redissolution de Al(OH)3 en Al(OH)4- ou de HgI2 en HgI42-
II-
Influence de la précipitation sur les autres réactions
1/
Influence sur les réactions redox
Soit un métal : Couple Fe2+ / Fe
En milieu sulfure , Fe2+
précipite => Fe meilleur réducteur : s'oxyde plus facilement :
le justifier par un calcul du potentiel standard du couple FeS /
Fe
Généralisation : si l'oxydant précipite, le pouvoir
réducteur est renforcé. Si le réducteur précipite, le pouvoir oxydant
est renforcé.
2/
Influence sur les réactions A/B
La dissociation de l'acide acétique est totale en milieu Pb2+ : écrire la réaction : Pb2+ + 2 CH3COOH --> Pb(CH3COO)2 + 2 H+ K = Ka2/Ks totale
( le précipité est noté en gras)
Le
couplage acide + précipitation de l'oxydant => corrosion accélérée
( par exemple H2S gaz très corrosif - à éliminer du méthane avant
traitement- )
3/
Influence sur des réactions organiques
Ag+ favorise la SN sur des dérivés halogénés primaires , par précipitation R-I + Nu + Ag+ --> R-Nu + AgI solide
Déplacement d'équilibre par précipitation du produit : 2,4 DNPH : action plus efficace car hydrazone solide.
III- Pratique des réactions de précipitation
1/ Tests et Dosages
Tests :
- Test à l'eau de chaux : expliquer totalement, écrire la réaction de précipitation
- Test caractéristique de H2S : ppté de PbS noir
- Test caractéristique par redissolution différenciée des sulfates et sulfites
- test de présence des ions de Hg2+ : ppté orangé de HgI2
...Voir TP pour toutes ces réactions
Dosages :
- Dosage par précipitation suivis par conductimétrie : donner l'allure d'une courbe
- Dosage par précipitation suivi par potentiométrie : ( voir TP, dosage du mélange d'halogénures )
- Dosage
par précipitation colorimétrique : indicateur de fin de réaction AgCrO4
rouge sang grâce aux limites de précipitation différente : dosage de
Cl- en présence de CrO4- par Ag+ : expliquer le principe
Souci : les réactions de précipitation sont parfois lentes à atteindre l'équilibre
2/
Purification
Vu
les valeurs des Ks, la précipitation des métaux lourds diminue leur
concentration en solution en deçà des limites imposées par la
législation : c'est la méthode de traitement des eaux contre les métaux lourds
ou la préparation de solution en vue d'électrolyse
: on se débarasse du plomb à partir d'un minerai de Zn par dissolution
en milieu sulfurique à froid dans un premier temps => précipitation
du sulfate de plomb. Après élimination, on poursuit la dissolution à
chaud en milieu acide sulfurique ( à chaud, le sulfate de plomb
ne précipiterait pas - voir enrichissement du minerai de Zinc - )
Cristallisation fractionnée de sels d'acides aminés daistéréoisomères : utilisé dans la séparation d'énantiomères :
On utilise Ks = fonction de T et Ks différents pour les deux diastéréoisomères . Expliquer le principe
3/
Précipitation sélective
Marie
Curie s'est servie de précipitation sélective pour isoler le polonium .
Cela reste une méthode possible pour l'obtention de terres rares .
Principe
: Reprendre l'allure du schéma tracé avec l'influence du pH ; En tracer
plusieurs, et montrer comment le choix du pH dans une solution mélange
permet de séparer les différents métaux
Conclusion
Les
pratiques des réactions de précipitation montrent leur intérêt ,
pour une part dû à la condition de précipitation, liée au second
principe