La charge élémentaire
La matière est électriquement neutre à grande échelle, mais au niveau atomique, certaines particules sont chargées. La charge élémentaire (notée e) est la plus petite charge qui existe dans la nature : - Un proton porte une charge +e. - Un électron porte une charge −e. - Un neutron est neutre (charge 0).
Dans un atome neutre, le nombre de protons est égal au nombre d'électrons, donc la charge globale est nulle.
Cations et anions
Quand un atome perd des électrons, il a plus de protons que d'électrons → il est chargé positivement : c'est un cation.
Quand un atome gagne des électrons, il a plus d'électrons que de protons → il est chargé négativement : c'est un anion.
Notation des ions
La charge de l'ion est notée en exposant à droite du symbole : - Na⁺ : ion sodium (a perdu 1 électron, charge +1) - Cl⁻ : ion chlorure (a gagné 1 électron, charge −1) - Cu²⁺ : ion cuivre II (a perdu 2 électrons, charge +2) - O²⁻ : ion oxyde (a gagné 2 électrons, charge −2) - Fe³⁺ : ion fer III (a perdu 3 électrons, charge +3) - Al³⁺ : ion aluminium (a perdu 3 électrons)
Règle : si la charge est +1 ou −1, on note simplement + ou − (sans le chiffre 1).
| Ion | Atome de départ | Électrons perdus/gagnés | Charge |
|---|---|---|---|
| Na⁺ | Sodium (Na) | −1 | +1 |
| Cl⁻ | Chlore (Cl) | +1 | −1 |
| Cu²⁺ | Cuivre (Cu) | −2 | +2 |
| Ca²⁺ | Calcium (Ca) | −2 | +2 |
Migration des ions sous l'effet d'un champ électrique
Quand on applique une tension électrique entre deux électrodes plongées dans une solution ionique, les ions se déplacent : - Les cations (chargés +) migrent vers l'électrode négative (cathode). - Les anions (chargés −) migrent vers l'électrode positive (anode).
Ce mouvement ordonné des ions constitue le courant électrique dans la solution.
Neutralité électrique des solutions
Dans une solution ionique, la somme algébrique des charges positives est toujours égale à la somme des charges négatives : la solution est globalement neutre. Par exemple, dans une solution de CaCl₂ : - 1 ion Ca²⁺ (charge +2) est accompagné de 2 ions Cl⁻ (2 × (−1) = −2). - Somme : +2 − 2 = 0. ✓