L’eau salée : un cosmos d’ions
Plonge deux fils électriques dans l’eau pure : presque rien ne passe. Ajoute une pincée de sel… et la lampe s’allume ! Le sel a rempli l’eau de voyageurs invisibles et chargés : des ions.
L'essentiel
Certains ions reviennent souvent et il faut connaître leur formule. Des ions positifs (cations) : l'ion hydrogène H⁺, l'ion sodium Na⁺, l'ion cuivre Cu²⁺, les ions fer Fe²⁺ et Fe³⁺, l'ion zinc Zn²⁺, l'ion aluminium Al³⁺. Des ions négatifs (anions) : l'ion chlorure Cl⁻, l'ion hydroxyde OH⁻, l'ion sulfate SO₄²⁻.
Le petit signe en haut (+, −, 2+, 2−…) indique la charge, donc combien d'électrons ont été perdus ou gagnés. Dans l'eau salée, on trouve des ions sodium Na⁺ et des ions chlorure Cl⁻.
L'idée à retenir
Les ions courants ont des formules à connaître : cations H⁺, Na⁺, K⁺, Zn²⁺, Cu²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Al³⁺ (électrons perdus) et anions Cl⁻, OH⁻, SO₄²⁻ (électrons gagnés) — la charge en exposant compte les électrons échangés. En solution, cations et anions coexistent : l’eau salée contient autant de Na⁺ que de Cl⁻, elle reste donc électriquement NEUTRE… et, comme ces ions sont chargés et mobiles, elle conduit le courant électrique.
Comprendre
Au collège, on apprend à reconnaître et à écrire quelques ions courants. Les cations (chargés positivement, formés en perdant des électrons) les plus fréquents sont : l'ion hydrogène H⁺, l'ion sodium Na⁺, l'ion potassium K⁺, l'ion zinc Zn²⁺, l'ion cuivre Cu²⁺, les ions fer Fe²⁺ et Fe³⁺, l'ion aluminium Al³⁺. Les anions (chargés négativement, formés en gagnant des électrons) courants sont : l'ion chlorure Cl⁻, l'ion hydroxyde OH⁻ et l'ion sulfate SO₄²⁻.
La charge, écrite en exposant, se lit directement : un « + » ou « − » seul correspond à 1 électron échangé, un « 2+ » à 2 électrons perdus, un « 3+ » à 3 électrons perdus, un « 2− » à 2 électrons gagnés. Ainsi Cu²⁺ a perdu 2 électrons, Al³⁺ en a perdu 3, Cl⁻ en a gagné 1. Certains ions sont des groupes d'atomes portant une charge d'ensemble : l'ion hydroxyde OH⁻ (un atome d'oxygène et un d'hydrogène) et l'ion sulfate SO₄²⁻ (un atome de soufre et quatre d'oxygène) sont des ions polyatomiques. Les ions se rencontrent surtout en solution : quand on dissout du sel dans l'eau, on obtient des ions sodium Na⁺ et des ions chlorure Cl⁻ qui se dispersent dans l'eau.
La solution contient autant de charges positives que de charges négatives : elle reste donc globalement neutre. Comme ces ions sont chargés et mobiles, ils permettent à la solution de conduire le courant électrique, alors que l'eau pure le conduit très mal. On peut ajouter que l'ion hydrogène H⁺ est présent dans les solutions acides et l'ion hydroxyde OH⁻ dans les solutions basiques, mais l'étude du pH et des solutions acides ou basiques sera menée dans un autre chapitre.
Le cours
Quelques ions reviennent constamment en chimie du collège ; il faut savoir écrire leur formule et lire leur charge. Parmi les cations (chargés positivement, obtenus en perdant des électrons) : l'ion hydrogène H⁺, l'ion sodium Na⁺, l'ion potassium K⁺, l'ion zinc Zn²⁺, l'ion cuivre Cu²⁺, les ions fer Fe²⁺ et Fe³⁺, l'ion aluminium Al³⁺. Parmi les anions (chargés négativement, obtenus en gagnant des électrons) : l'ion chlorure Cl⁻, l'ion hydroxyde OH⁻, l'ion sulfate SO₄²⁻.
La charge écrite en exposant indique le nombre d'électrons échangés : Cu²⁺ a perdu 2 électrons, Al³⁺ en a perdu 3, Cl⁻ en a gagné 1. Certains de ces ions sont des groupes d'atomes portant une charge d'ensemble : l'ion hydroxyde OH⁻ et l'ion sulfate SO₄²⁻ sont des ions polyatomiques. Les ions apparaissent surtout en solution. Lorsqu'on dissout du sel (chlorure de sodium) dans l'eau, il se sépare en ions sodium Na⁺ et ions chlorure Cl⁻ qui se dispersent dans l'eau.
La solution comporte autant de charges positives que de charges négatives : elle reste globalement neutre. Parce qu'ils sont chargés et libres de se déplacer, ces ions permettent à la solution de conduire le courant électrique, alors que l'eau pure est très peu conductrice. Enfin, on peut identifier la présence de certains ions grâce à des tests chimiques ; l'ion hydrogène H⁺ caractérise les solutions acides et l'ion hydroxyde OH⁻ les solutions basiques, ce qui sera approfondi dans le chapitre sur les acides et les bases.
Vois cette notion fonctionner : la scène animée, plan par plan →
Les erreurs fréquentes
- L'ion cuivre Cu²⁺ a gagné 2 électrons, puisqu'il porte un « 2 ».
- Le « 2+ » indique une charge positive : Cu²⁺ a PERDU 2 électrons. Seule une charge négative (comme Cl⁻ ou SO₄²⁻) correspond à des électrons gagnés.
- Une solution d'eau salée est chargée électriquement puisqu'elle contient des ions.
- La solution contient autant de charges positives (Na⁺) que de charges négatives (Cl⁻) : globalement, elle reste électriquement neutre. Ce sont ces ions mobiles qui lui permettent de conduire le courant.
Tu maîtrises la notion si…
- Donner la formule de quelques ions courants (H⁺, Na⁺, Cu²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Al³⁺, Cl⁻, OH⁻, SO₄²⁻).
- Lire la charge d'un ion et la relier au nombre d'électrons perdus (cation) ou gagnés (anion).
- Savoir qu'une solution comme l'eau salée contient des ions (Na⁺ et Cl⁻), reste globalement neutre et conduit le courant électrique.
Vérifie que tu as compris
Un atome de cuivre perd 2 électrons et devient un ion. Quelle est la formule de cet ion ?
Réponse Cu²⁺
En perdant 2 électrons (deux charges négatives), l'atome de cuivre devient un ion qui porte 2 charges positives en excès : le cation Cu²⁺, ion cuivre (II). Le noyau, 29 protons, ne change pas.
Pourquoi l'eau salée conduit-elle le courant électrique ?
Réponse Elle contient des ions Na⁺ et Cl⁻ mobiles
Le sel dissous libère des ions sodium Na⁺ et chlorure Cl⁻ ; ces ions chargés, libres de se déplacer, transportent le courant. La solution reste globalement neutre (autant de + que de −).
Quelle est la formule de l'ion sodium, présent dans le sel de table ?
Réponse Na⁺
L'atome de sodium perd 1 électron : il devient le cation Na⁺, de charge +1. Na⁻ (négatif) et Na²⁺ (charge 2) sont faux, et « S » est le symbole du soufre, pas du sodium.
S'entraîner sur cette notion
La scène s'anime pas à pas, la mascotte t'explique, puis tu t'entraînes. Gratuit pour commencer.
Ouvrir cette scène dans Azulma →Les quatre étapes pour maîtriser cette notion
L’ion chlorure s’écrit Cl⁻ : un anion, un électron gagné.
Regarde la légende de droite : l’ion chlorure porte le signe − en exposant (il a gagné 1 électron). Cl⁺ n’existe pas ici, Cl₂ est une molécule (2 atomes liés, pas un ion) et Cu²⁺ est l’ion cuivre.
L’exposant se lit : + = électrons perdus, − = gagnés.
Applique la lecture travaillée en bas de la galerie : Cu²⁺ a une charge 2+ → l’atome de cuivre a PERDU 2 électrons, c’est un cation. Cl⁻ a une charge − → l’atome de chlore a GAGNÉ 1 électron, c’est un anion.
Symbole d’abord, charge en exposant ensuite.
Ion sodium : Na⁺ (1 électron perdu). Ion hydroxyde : OH⁻ — attention, c’est un GROUPE d’atomes (O et H liés) qui porte la charge en entier. Ion fer III : Fe³⁺ (3 électrons perdus — le « III » du nom annonce la charge 3+).
Des ions chargés et MOBILES transportent le courant.
Deux idées à relier : ① le sel dissous libère des ions Na⁺ et Cl⁻ chargés et libres de se déplacer — ils transportent le courant (regarde-les migrer, chacun vers une électrode), donc la lampe s’allume ; l’eau pure, presque sans ions, conduit très mal. ② La solution reste pourtant neutre : elle contient autant de charges + (Na⁺) que de charges − (Cl⁻).
Au brevet, cette notion tombe dans ces sujets
- Les flotteurs profileurs, sentinelles de l'océan
DNB 2026 · Métropole · Physique-Chimie - Sécurité électrique à bord d'un voilier
DNB 2025 · Asie-Pacifique · Physique-Chimie - Le lait calédonien en bouteille
DNB 2025 · Nouvelle-Calédonie · Physique-Chimie - Les taxis à hydrogène
DNB 2025 · Polynésie · session de septembre · Physique-Chimie