Nomenclature minérale, mélanges et électrolytes

1Corps pur, mélange et phase

Un corps pur correspond à une seule espèce chimique. Un mélange contient plusieurs espèces. Un mélange homogène présente une seule phase à l'échelle d'observation ; un mélange hétérogène en présente plusieurs. Un solide conserve sa forme et son volume, un liquide conserve approximativement son volume mais prend la forme du récipient, et un gaz remplit le volume disponible. Deux liquides ne sont pas nécessairement miscibles.

2Nommer et construire les formules

Un composé ionique est globalement neutre. Pour associer $\mathrm{Ca^{2+}}$ et $\mathrm{Cl^-}$, il faut deux chlorures : $\mathrm{CaCl_2}$, chlorure de calcium. Avec $\mathrm{Al^{3+}}$ et $\mathrm{SO_4^{2-}}$, les charges se compensent dans $\mathrm{Al_2(SO_4)_3}$.

• Un oxyde contient l'oxygène associé à un autre élément : $\mathrm{CO_2}$, dioxyde de carbone ; $\mathrm{Fe_2O_3}$, oxyde de fer(III).
• Un hydroxyde contient l'ion $\mathrm{OH^-}$ : $\mathrm{NaOH}$, hydroxyde de sodium.
• Un sel associe des ions positifs et négatifs : $\mathrm{NaNO_3}$, nitrate de sodium.

Un oxyde acide réagit avec une base ; un oxyde basique réagit avec un acide. La distinction métal/non-métal est un repère, pas une règle universelle : certains oxydes sont amphotères.

3Électrolytes forts et faibles

Une solution conduit le courant lorsque des ions mobiles transportent les charges. Un électrolyte fort soluble forme presque entièrement ses ions dans les conditions considérées ; un électrolyte faible n'est que partiellement ionisé et établit un équilibre. Dissolution et dissociation ne sont pas synonymes. Le sucre peut se dissoudre sans produire d'ions. Un sel peu soluble ne fournit que peu d'ions dissous, même si la fraction dissoute est dissociée.

4Fractions massique et molaire

La fraction massique vaut $w_i=m_i/m_{total}$ ; la fraction molaire vaut $x_i=n_i/n_{total}$. Les fractions de chaque type totalisent 1. Un pourcentage vaut 100 fois la fraction correspondante. Une fraction n'est pas une concentration molaire, qui s'exprime en mol/L.

5Exemple guidé : construire une formule neutre

Le fer(III) correspond à l'ion $\mathrm{Fe^{3+}}$ et le sulfate à $\mathrm{SO_4^{2-}}$. Pour obtenir une formule neutre, cherche le plus petit total de charges commun : 6. Deux ions fer apportent +6, et trois ions sulfate apportent −6. La formule est donc $\mathrm{Fe_2(SO_4)_3}$.

Les parenthèses indiquent que le groupe sulfate entier est répété trois fois. Une unité de formule contient ainsi 2 atomes de fer, 3 de soufre et 12 d'oxygène. Le chiffre romain III décrit l'état d'oxydation du fer ; il ne donne pas directement le nombre d'atomes de fer dans le sel.

Pour un sel ionique, raisonner sur les charges évite de mémoriser une formule isolée. Vérifie toujours la neutralité électrique après avoir choisi les indices.

6Exemple guidé : identifier les phases

Un verre contenant de l'eau liquide et des glaçons présente deux phases, même si les deux sont constituées de la même espèce chimique. À l'inverse, du sel complètement dissous dans l'eau donne une seule phase liquide et plusieurs espèces. Nombre de phases et nombre de constituants sont donc deux questions différentes. Si du sel solide reste au fond, une phase solide s'ajoute à la solution.