Spé. Physique-Chimie · Terminale · cours rédigé et vérifié par Claryo, conforme au Bulletin officiel
Les tests de reconnaissance permettent d'identifier qualitativement les ions présents dans une solution grâce à une réaction caractéristique, le plus souvent une réaction de précipitation donnant un solide d'une couleur reconnaissable, parfois un dégagement gazeux. Ils sont rapides, simples et constituent la première étape de l'analyse d'un échantillon.
Pour les ions chlorure Cl^-, le réactif est le nitrate d'argent : il se forme un précipité blanc de AgCl qui noircit à la lumière. Pour les ions sulfate SO_4^{2-}, le chlorure de baryum donne un précipité blanc de BaSO_4. Pour les cations métalliques, on utilise la soude : les ions cuivre (II) Cu^{2+} donnent un précipité bleu Cu(OH)_2, les ions fer (II) Fe^{2+} un précipité vert Fe(OH)_2 qui brunit à l'air, et les ions fer (III) Fe^{3+} un précipité rouille Fe(OH)_3. Pour les ions carbonate CO_3^{2-}, un acide provoque une effervescence de CO_2 que l'on identifie en troublant l'eau de chaux.
Ces tests sont qualitatifs : ils révèlent la présence d'un ion mais ne donnent pas sa concentration. Pour quantifier, il faut recourir à un dosage (titrage, conductimétrie, spectrophotométrie). C'est une distinction essentielle à connaître.
Ag^+ + Cl^- \rightarrow AgCl_{(s)} (précipité blanc qui noircit). Ba^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_{4(s)} (précipité blanc). Cu^{2+} + 2\,HO^- \rightarrow Cu(OH)_2 (précipité bleu). Fe^{2+} + 2\,HO^- \rightarrow Fe(OH)_2 (précipité vert) ; Fe^{3+} + 3\,HO^- \rightarrow Fe(OH)_3 (précipité rouille). CO_3^{2-} + 2\,H^+ \rightarrow CO_2 + H_2O ; CO_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaCO_3 + H_2O (trouble de l'eau de chaux).
Pour identifier les ions d'un échantillon : réaliser les tests un par un, noter l'observation (couleur du précipité, effervescence), conclure sur l'ion présent, et écrire l'équation de la réaction de précipitation. Pour vérifier une étiquette, comparer les ions identifiés aux ions annoncés, puis rappeler qu'un test ne donne pas la concentration.
Bien distinguer les couleurs des précipités d'hydroxydes : Cu(OH)_2 bleu, Fe(OH)_2 vert, Fe(OH)_3 rouille. Le précipité vert de fer (II) brunit à l'air : ne pas le confondre avec le fer (III). Le précipité de AgCl est blanc puis noircit (sans virer au jaune comme AgI). Un test qualitatif ne mesure jamais une concentration. Penser à équilibrer correctement les charges dans les équations de précipitation.
Mémorise le tableau réactif - observation - ion pour les principaux ions au programme. Sache écrire les équations de précipitation équilibrées. Lors d'un exercice d'analyse d'eau ou de produit, procède test par test avec rigueur. Surtout, sache distinguer un test qualitatif (présence) d'un dosage quantitatif (concentration) : cette nuance est très souvent valorisée dans la question de conclusion.