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Physique-chimie30:05

Réactions entre solutions acides et métaux (16 juin)

La Maison Lumni, les cours - Collège

Comment expliquer l’effet des pluies acides sur les métaux ? Réponses dans ce cours avec les profs de physique-chimie Pascale et Guillaume.

Téléchargez le support de cours en PDF.

Analyse de la situation

Qu'est-ce qu'une pluie acide ?

Une pluie acide désigne des précipitations anormalement acides. Ces pluies étaient considérées comme un problème majeur dans les années 1980, du fait de leurs effets clairement visibles, notamment en Europe ou en Amérique du Nord. Des réglementations ont permis d’améliorer la situation, mais les pluies acides existent toujours. Elles sont d’ailleurs graves et fréquentes dans les régions industrialisées d’Asie. Au Canada, en 1979, l’acidité des pluies (pH = 2,2) s’est parfois avérée plus élevée que celle du vinaigre (pH = 3).

Si la valeur du pH est inférieure à 7, alors la solution est acide. (voir le cours sur la notion de pH)

Quelle est l’origine de cette acidité anormale des eaux de pluie ?

  • Certains évènements naturels, comme les éruptions volcaniques, feux de forêt... 
  • Certaines activités humaines issues des secteurs du charbon, des transports, de l’industrie…

Quelle sont les principales conséquences des pluies acides ?

  • Des conséquences sur la flore, généralement la plus touchée car directement exposée.
  • Des conséquences sur la faune, à cause de l’acidification des eaux, l’appauvrissement des sols en ressources nutritives et donc l’affaiblissement de la flore.
  • Des conséquences sur les bâtiments.

Notre problématique : Comment expliquer l’effet des pluies acides sur les métaux ?
Notre hypothèse : De la même manière, on pense que les solutions acides réagissent avec les différents métaux.

Résolution du problème

Le protocole : la démarche globale

Mettre en contact une solution acide et différents métaux.

Réaction entre une solution d’acide chlorhydrique et le fer

Observation : on observe une effervescence et on entend une petite explosion (un « aboiement ») lorsqu’on approche une flamme du gaz formé.
Or, on sait que le dihydrogène est un gaz qui produit un petit bruit au contact d’une flamme.
L'interprétation : Tout laisse donc à penser que le gaz formé est du dihydrogène, de formule chimique H2.

► Quid de l’élément « fer » ?
En solution aqueuse, l’élément chimique fer est présent sous forme ionique sous deux formes principales : les ions fer (II) Fe2+ et les ions fer (III) Fe3+.
Un ion est un atome, ou un groupe d’atomes, qui a perdu, ou gagné, un ou plusieurs électrons.

► Différents tests

➡ à la soude

➡ au nitrate d’argent

► Modélisation de la transformation chimique étudiée

Espèces chimiques consommées au cours de la transformation chimique : les réactifs.

Espèces chimiques formées au cours de la transformation chimique : les produits.

Fe + 2 H+ ➡ H2 + Fe2+

Réaction entre une solution d’acide chlorhydrique et le cuivre

On n’observe aucune effervescence. Il n’y a pas de transformation chimique entre une solution d’acide chlorhydrique et le cuivre.

La couleur verte de la Statue de la Liberté
Cette couleur verte s’explique par la formation, au contact du dioxygène, de l’eau et des traces de dioxyde de carbone contenus dans l’air, de ce qu’on appelle couramment « le vert de gris » (en
chimie, on l’appelle « hydroxycarbonate de cuivre »).

Réaction entre des solutions acides et d’autres métaux

L’action de certains acides sur le plomb du toit augmente la présence de cet élément dans l’environnement. Des conséquences sur la sant : risque de saturnisme.

Le zinc, en réagissant avec le dioxygène de l’air, conduit à la formation d’une couche protectrice qui empêche la corrosion de se poursuivre, ce qui explique la longévité de ce matériau.

L’or ne réagit pas avec des acides pris séparément. C’est d’ailleurs grâce à cette propriété que les bijoutiers peuvent facilement identifier l’or.

 

Notre hypothèse n’est pas validée : on ne peut pas dire que toutes les solutions acides réagissent avec tous les métaux. En revanche, il arrive qu’une solution acide réagisse avec un métal. Des ions sont alors impliqués dans la transformation chimique.
Les pluies acides, par l’apport d’ions hydrogène H+, favorisent certaines transformations chimiques avec les métaux.

Les réactions entre les acides et les métaux, lorsqu’elles ont lieu, impliquent des ions. Comme toutes les transformations chimiques, elles sont modélisées par une équation de réaction qui rend compte de la conservation des éléments.

Réalisateur : Didier Fraisse

Producteur : France tv studio

Année de copyright : 2020

Publié le 16/06/20

Modifié le 16/06/20

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