ionisation - chimie.

ionisation - chimie. 1 PRÉSENTATION ionisation, transformation d'atomes ou de molécules -- neutres -- en particules chargées électriquement, ou ions. 2 IONISATION EN SOLUTION Les atomes sont électriquement neutres : ils contiennent autant d'électrons (de charge - e, avec e = 1,6.10-19C) que de protons (de charge + e). Quand le sodium (Na) réagit avec le chlore (Cl2) pour former le chlorure de sodium (NaCl), chaque atome de sodium donne un électron à un atome de chlore pour former un ion sodium (Na+) portant une charge positive, et un ion chlorure (Cl-) portant une charge négative. Dans le cristal du chlorure de sodium, les fortes attractions électrostatiques assurent la cohésion de la structure : des liaisons ioniques s'établissent entre les ions Na+ et les ions Cl-. Lorsque l'on chauffe le chlorure de sodium pour le faire fondre, la chaleur rompt les liaisons ioniques et les ions peuvent alors se mouvoir librement. Si l'on place deux électrodes dans le chlorure de sodium fondu et que l'on applique un champ électrique, les ions sodium Na+ migrent vers l'électrode négative et les ions chlorure Cl- migrent vers l'électrode positive, ce qui provoque le passage d'un courant électrique. Lorsque l'on dissout du chlorure de sodium dans l'eau, les ions se séparent encore plus facilement du fait de l'attraction des ions avec le solvant. La solution conduit alors très bien l'électricité. La plupart des acides, des bases et des sels minéraux conduisent l'électricité lorsqu'ils sont dissous. Tous ces corps sont appelés électrolytes. Par contre, les sucres, les alcools, la glycérine et la plupart des autres composés organiques ne sont pas des électrolytes. Les corps bons conducteurs d'électricité sous forme dissoute sont des électrolytes forts (par exemple, l'acide nitrique et le chlorure de sodium) ; les corps faiblement conducteurs sous forme dissoute sont des électrolytes faibles (par exemple, le chlorure de mercure et l'acide éthanoïque). Le chimiste suédois Svante August Arrhenius fut le premier à découvrir que certaines substances en solution se trouvent sous la forme d'ions et non de molécules, même lorsque aucun potentiel électrique n'est appliqué. Dans les années 1880, il supposa que la dissolution d'un électrolyte conduisait à une dissociation partielle des ions et que le degré de dissociation dépendait de la nature de l'électrolyte et de la concentration de la solution. Ainsi, d'après la théorie d'Arrhenius, une quantité donnée de chlorure de sodium dans l'eau se dissocie (en ions) à un degré d'autant plus important que le volume d'eau est grand. Une théorie différente, introduite par le physicien hollandais Petrus Debye, est admise depuis 1923. D'après la théorie de Debye-Hückel, les électrolytes sont totalement dissociés en solution. La migration des ions est freinée par l'attraction électrostatique entre les ions de charge opposée, et entre les ions et le solvant. Il en résulte une plus faible conductibilité électrique de la solution. Lorsque l'on augmente la concentration de la solution, cet effet est accru. Ainsi, d'après cette théorie, une quantité donnée de chlorure de sodium est meilleure conductrice lorsqu'elle est dissoute dans une plus grande quantité d'eau, car les ions sont alors plus éloignés les uns des autres et sont moins soumis aux attractions des autres ions et des molécules de solvant. Cependant, les ions ne migrent pas librement. La conductance d'une solution (inverse de la résistance) dépend également de la constante diélectrique du solvant : l'ionisation des électrolytes est supérieure dans un solvant tel que l'eau, qui a une constante diélectrique élevée. 3 IONISATION DANS LES GAZ Lorsqu'une particule se déplace rapidement, comme un électron, une particule alpha ou un photon, et entre en collision avec un atome de gaz, un électron est expulsé de l'atome, qui devient alors un ion chargé positivement (cation). Les ions rendent le gaz conducteur d'électricité. La quantité d'énergie nécessaire pour arracher l'électron le moins lié d'un atome est l'énergie de première ionisation. On utilise l'ionisation des gaz par différentes radiations pour détecter et mesurer les caractéristiques de ces rayonnements (voir particules, détecteurs de), et pour la séparation et l'analyse des isotopes dans le spectromètre de masse. L'atmosphère contient toujours des ions produits par la lumière ultraviolette et par les radiations cosmiques (voir ionosphère). Un gaz contenant des ions est un plasma. L'atmosphère des étoiles, le gaz des tubes au néon et les gaz de la haute atmosphère terrestre sont des plasmas. Un gaz se transforme en plasma lorsque l'énergie cinétique des particules de gaz atteint l'énergie d'ionisation du gaz. Les collisions des particules de gaz provoquent alors une ionisation rapide en chaîne, donnant naissance au plasma. Si c'est la chaleur qui apporte l'énergie nécessaire à l'ionisation, les températures minimales vont de 50 000 à 100 000 K et les températures qui maintiennent un gaz à l'état de plasma s'élèvent à des centaines de millions de degrés. On peut ioniser un gaz en le faisant traverser par des électrons de haute énergie. Voir aussi énergie. D'après certains physiciens, un plasma contenu dans un champ magnétique fermé permettrait de maîtriser l'énorme énergie de la fusion thermonucléaire. Cela pourrait alors être utilisé à des fins pacifiques. Certains scientifiques imaginent un moteur de fusée fonctionnant avec un plasma pour des engins d'exploration de l'espace lointain. Voir aussi nucléaire, énergie. Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation. Tous droits réservés.