Dans cet exercice, il s'agit d'étudier le cristal ionique bromure de calcium de formule \ce{CaBr2_{(s)}}.
Quels sont les ions présents dans ce cristal et quelles sont leurs charges ?
Les ions présents dans ce cristal sont les ions bromure et les ions calcium.
Le brome est situé dans l'avant-dernière colonne de la classification périodique.
Il possède donc 7 électrons sur sa couche externe et, pour satisfaire la règle de l'octet, il va capter un électron, ce qui formera l'ion chlorure \ce{Cl-}.
Ayant un électron en trop, il a une charge négative.
Le calcium est situé dans la deuxième colonne de la classification périodique.
Il possède donc 2 électrons sur sa couche externe tandis que sa couche précédente satisfait la règle de l'octet. Il va donc céder deux électrons, ce qui formera l'ion calcium {\ce{Ca^{2+}}}.
Ayant deux électrons en moins, il a deux charges positives.
Les ions présents dans le cristal sont donc :
- L'ion bromure \ce{Br-} qui possède une charge négative.
- L'ion calcium \ce{Ca^{2+}} qui possède deux charges positives.
Quelle est l'équation de dissolution de ce composé ?
D'après la question 1, les ions formés lors de la dissolution de ce cristal sont les ions calcium et bromure.
Le cristal étant électriquement neutre, il se forme donc deux fois plus d'ions bromure que d'ions calcium lors de la dissolution, ce qui donne comme équation de dissolution :
\ce{CaBr2g_{(s)}} \ce{->[\ce{H2O_{(l)}}]}\ce{Ca^{2+}_{(aq)}} + 2\ce{Br-_{(aq)}}
Sachant que l'on dissout 3,0 g de ce composé dans 25 mL d'eau, quelle est la concentration molaire en soluté apporté ?
Mise en place du problème
La concentration molaire d'une espèce en solution se détermine à l'aide de l'expression :
C=\dfrac{n}{V}
Avec :
- C, la concentration molaire de l'espèce (mol.L-1)
- n, la quantité de matière de l'espèce (mol)
- V, le volume de la solution (L)
On cherche d'abord à déterminer n.
Détermination de la quantité de matière
La quantité de matière d'une espèce en solution se détermine à l'aide de l'expression :
n=\dfrac{m}{M}
Avec :
- n, la quantité de matière de l'espèce (mol)
- m, la masse de l'espèce (g)
- M, la masse molaire de l'espèce (g.mol-1)
Ne connaissant pas la masse molaire du bromure de calcium, on la détermine grâce à celles de ses atomes constitutifs.
Détermination de la masse molaire
M_{CaBr_{2}} = M_{Ca} + 2M_{Br}
Soit :
M_{CaBr_{2}} = 40{,}1 +2\times 79{,}9
M_{CaBr_{2}} = 200 g.mol-1
Détermination de la concentration molaire
La concentration molaire se détermine donc avec la combinaison des deux expressions, on obtient :
C=\dfrac{\dfrac{m}{M}}{V}
Donc en faisant l'application numérique :
C=\dfrac{\dfrac{3{,}0}{200}}{25\times 10^{-3}}
C=6{,}0\times 10^{-1} mol.L-1
La concentration molaire en soluté de la solution est de 6{,}0\times10^{-1} mol.L-1
Cette solution conduit-elle le courant électrique ?
La solution obtenue est une solution ionique. Elle conduit donc le courant électrique.
En effet, en solution, le mouvement des porteurs de charge est assuré par les cations et les anions présents dans la solution (donc les ions bromure et calcium ici).
La solution est conductrice du courant électrique.