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A. Oxydes et hydroxydes des éléments d’une période

Vous étudierez ici les oxydes et les hydroxydes des éléments de la troisième période

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1. Sodium : Na (Sous la hotte A)

Na2O2 : Prenez un papier essuie-tout et demandez au personnel technique un petit morceau de sodium de la grosseur d’un grain de riz, nettoyez-le sur le papier et placez-le dans un creuset de porcelaine, sec, supporté par un triangle. À l’aide d’un brûleur, d’une pince à creuset et d’un carré de fibre, chauffez prudemment le creuset jusqu’à ce que tout le sodium ait fondu et réagi. Si le sodium prend feu, couvrir le creuset avec son couvercle. Lorsqu’il ne se passe plus rien, chauffez le creuset au rouge pendant une minute ou deux. Laissez refroidir le creuset et son contenu. Le sodium est tellement réactif que, plutôt que ce soit l’oxyde qui se forme (Na2O), c’est le peroxyde (Na2O2) qui est formé.

NaOH : Emplissez le creuset d’eau distillée au tiers. Déterminez si la solution est acide ou basique à l’aide d’un papier tournesol[1].

2. Magnésium : Mg (à votre table)

MgO : Prenez un ruban de magnésium (3 à 4 centimètres) avec une pince métallique et placez-le dans la flamme. Danger : évitez de regarder la flamme vive (production de rayons UV). Sous l’effet de la chaleur, le magnésium s’oxyde.

Mg(OH)2 : Placez le résidu dans une éprouvette et ajoutez ≈ 0,5 mL d’eau distillée. Chauffez, agitez et laissez refroidir. À l’aide d’une tige de verre, déposez une goutte sur un papier tournesol. Si le papier rouge semble seulement devenir bleu, laissez-le sécher et vous pourrez vous prononcer avec plus de certitude.

3. Aluminium : Al (à votre table)

Al2O3 : Découpez une petite bande de papier d’aluminium et chauffez-la à l’aide d’une pince dans la flamme d’un brûleur. Sous l’effet de la chaleur l’aluminium s’oxyde.

Al(OH)3 : L’oxyde d’aluminium ne réagit pas avec l’eau et y est insoluble. Vérifiez ceci en plaçant le résidu dans une éprouvette avec 1 mL d’eau. Aucun papier tournesol ne devrait changer de couleur. On obtiendra donc l’hydroxyde d’aluminium d’une autre manière. Prenez le bout d’une spatule verseuse pleine de nitrate d’aluminium, Al(NO3)3, transférez-le dans une éprouvette et solubilisez avec environ 2 mL d’eau. Ajoutez 4 gouttes de NaOH 6 M et notez l’apparition d’un précipité. Il s’agit de l’hydroxyde d’aluminium qui tout comme l’oxyde est insoluble dans l’eau. Déterminez la nature de l’hydroxyde en essayant de le faire réagir avec un acide et une base. Divisez donc en 2 la suspension d’hydroxyde d’aluminium. Ajoutez de l’acide chlorhydrique (HCl 6 M) à l’un des échantillons jusqu’à disparition du précipité et bien agiter. Notez vos observations. Ajoutez un excès de NaOH 6 M à l’autre échantillon et bien agiter. Notez vos observations.

4. Carbone : C (théorique)

CO2 : On brûle un petit échantillon de charbon dans une atmosphère d’oxygène. La combustion est une oxydation et l’oxyde formé est un gaz, le dioxyde de carbone.

CO(OH)2 : Le gaz formé lors de la combustion du carbone se dissout dans l’eau pour donner un hydroxyde. La dissolution est cependant très faible et il faut utiliser du tournesol solide pour déterminer la nature acide ou basique de l’hydroxyde.

5. Phosphore : P (travaillez sous la hotte B)

P4O10 : Nettoyez une cuillère à combustion en la chauffant dans la flamme et laissez-la refroidir. Avec une spatule, prenez un grain de phosphore rouge de la grosseur d’un grain de riz et déposez-le dans la cuillère à combustion. Chauffez la cuillère jusqu’à l’apparition du phénomène de combustion caractérisé par l’incandescence et le dégagement de gaz. Placez alors la cuillère dans un bécher de 250 mL près de la surface de 10 mL d’eau distillée. Tout en agitant légèrement, couvrez le bécher le plus possible avec un verre de montre (avec 2 papiers (1 rouge et 1 bleu) tournesol mouillés collés en dessous) jusqu’à ce que la combustion soit terminée. La fumée blanche produite en brûlant le phosphore est le pentoxyde de phosphore.

PO(OH)3 : Le pentoxyde de phosphore forme avec l’eau un hydroxyde. Regardez la couleur du papier tournesol pour déterminer s’il s’agit d’un acide ou d’une base.

6. Soufre : S (travaillez sous la hotte B)

SO2 : Procédez exactement comme pour le phosphore. La combustion du soufre produit un gaz toxique, le dioxyde de soufre ou anhydride sulfureux.

SO(OH)2 : Le dioxyde de soufre donne avec l’eau un hydroxyde. Faites un test avec du papier tournesol pour déterminer s’il s’agit d’un acide ou d’une base.

7. Chlore : Cl (Hotte C)

Oxydes : Les oxyde de chlore sont difficiles à préparer et très instables. (À observer)

ClO3(OH) : (À votre table) C’est l’hydroxyde qui correspond à la réaction de l’oxyde de chlore, Cl2O7, avec l’eau. Faites le test au papier tournesol avec quelques gouttes d’une solution 0,5M de cet hydroxyde.

Argon : Ar (théorique)

C’est un gaz incolore présent dans l’atmosphère dans une proportion d’environ 1%. Il ne se combine à aucun élément; il est chimiquement inerte. Vu cette absence de réactivité, il est utilisé pour emplir les ampoules électriques.

B. Caractère métallique

Vous classerez les métaux suivants les uns par rapport aux autres selon leur caractère métallique en observant leur facilité relative de déplacer l’hydrogène de l’eau, d’un acide dilué et d’un acide concentré :

K, Na, Ca, Al, Mg, Pb, Sn, Bi

Le plomb est très toxique, il faut éviter de le toucher avec les doigts et bien se laver les mains après la manipulation.

1. Action des métaux sur l’eau

Comparaison de réactivité entre le potassium et le sodium, test démontrant que le gaz s’échappant lors du déplacement de l’hydrogène d’une solution par un métal est de l’hydrogène (H2). Démonstration du professeur sous la hotte C.

(À votre table) Dans des éprouvettes identifiées, remplies au tiers d’eau distillée, ajoutez des grains ou un petit morceau de calcium, de magnésium et d’aluminium (boule de papier).

Le bout de ruban de magnésium (3cm) doit être bien poli avec une laine d’acier pour pouvoir faire des observations correctes. Prenez en note les phénomènes qui se produisent toujours dans un but de comparaison du caractère métallique. Chauffez les éprouvettes où aucune réaction n’a été observée en faisant très attention de ne pas diriger