[L3] TP sur l'aluminium - Propriétés du métal

[Nox]

Bonsoir,

J'ai une autre question sur mon TP sur l'aluminium. Je vous décris l'expérience, avant de vous faire part de mes pensées.

Tube 1 : On met 1g de grenaille d'aluminium dans un tube à essai. On ajoute 5mL de soude 0.5M. On doit voir un dégagement gazeux selon l'énoncé. On élimine la soude. On ajoute de l'eau distillée. On ajoute 5 mL de HCl 2M.
Tube 2 : On met 1g de grenaille d'alu. On ajoute directement l'eau distillée et HCl 2M.

Alors je vous dis ce que j'avais pensé avant de manipuler.
Tube 1 : puis
Tube 2
J'ai écris ceci en supposant qu'il n'y avait pas d'alumine sur la grenaille. Or ceci est visiblement erroné puisque de manière expérimentale il y a dégagement gazeux pour l'étape , que je n'avais pas prévu. Alors je me demande quel rôle joue l'alumine. Est-elle stable en milieu basique ? Dans une précédente discussion, j'ai appris que l'alumine était stable en milieu acide. Comme expérimentalement il y a dégagement gazeux dans le tube 2 après 1h, j'en déduis que c'est la durée nécéssaire pour détruire la couche d'alumine, qui s'est dissoute beaucoup plus rapidement avec le milieu basique et qui expliquerait le dégagement rapide et important dans le premier tube.

J'aimerais avoir confirmation de mes hypothèses.

Cordialement,

Nox
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[moco]

Non. Al ne réagit pas avec l'eau.
Quand on ajoute de la soude NaOH à de la grenaille d'aluminium, on doit voir un dégagement gazeux de gaz H₂.
L'équation de la réaction est :
2 Al + 2 NaOH + 2 H₂O --> 2 NaAlO₂ + 3 H₂
ou sous forme ionique :
2 Al + 2 OH^- + 2 H₂O --> 2 AlO₂^- + 3 H₂.
Il reste de l'aluminium. On traite le résidu d'aluminium par de l'acide HCl. Il se produit un dégagement de gaz H2 selon :
2 Al + 6 HCl --> 2 AlCl₃ + 3 H₂
ou sous forme ionique :
2 Al + 6 H⁺ --> 2 Al³⁺ + 3 H₂

Il est vrai qu'un peu de AlO₂^- s'hydrolyse et laisse déposer un dépôt Al(OH)₃ insoluble selon :
AlO₂^- + 2 H₂O --> Al(OH)₃ + OH^-
Il est aussi vrai que Al(OH)₃ se dissout dans une solution de HCl, selon l'équation que tu donnes

[Nox]

Rebonsoir,

J'en profite pour poser une autre qestion parce que je cerne mal : quelle est la différence entre et ? Lequel existe en solution ?

Cordialement,

Nox

[moco]

Il n'y a aucune différence entre AlO₂^- et Al(OH)₄^-. En fait, personne ne connaît la nature exacte du ion aluminate, qu'on peut représenter par ces deux formules. Il suffit de rajouter deux molécules d'eau à AlO₂^- pour faire Al(OH)₄^-. Or il y a un très grand nombre de molécules d'eau fixées et entourant n'importe quel ion en solution aqueuse. On pourrait tout aussi bien dire que le ion aluminate est :
AlO₂^- ou AlO₃H₂^- ou AlO₄H₄^- (ce qui est égal à Al(OH)₄^-), ou AlO₅H₆^-, ou AlO₆H₈^-.
Toutes ces formules correspondent à une formule générale : [AlO₂(H₂O)_n]^-
où n est un nombre mal connu, mais qui est probablement assez grand.
Alors, choisis la formule qui te convient, ou qui convient à ton maître. Cela ira de toute façon.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Nox]

ou sous forme ionique :
2 Al + 6 H⁺ --> 2 Al³⁺ + 3 H₂

Rebonsoir,

J'ai encore une question : d'un point de vue cinétique cette réaction se passe-t-elle bien ? parce que c'est cette réaction qui se produit dans les deux cas lorsqu'on rajoute HCl si j'ai bien compris. Or elle serait lente dans un des tubes et rapide dans l'autre d'après les observations expérimentales...

Cordialement,

Nox

[moco]

Cette réaction est lente avec de l'aluminium qui a stationné à l'air. Car cet aluminium est recouvert d'une fine pellicule d'oxyde d'aluminium Al₂O₃ étanche, transparente et adhérente, qui se forme dès que Al est au contct de l'oxygène de l'air. Or, l'acide attaque lentement l'alumine Al₂O₃, selon :
Al₂O₃ + 6 H⁺ --> 2 Al³⁺ + 3 H₂O
Mais une fois que cette couche d'alumine détruite, la réaction d'attaque de Al par H⁺ est très rapide.
L'aluminium qui a été attaqué par NaOH n'a plus cette couche d'oxyde. Il est donc vivement attaqué par HCl

[Nox]

Rebonsoir,

Merci beaucoup pour cette confirmation : mes deuxièmes hypothèses étaient donc les bonnes ... Encore merci !

Bonnes fêtes !

Cordialement,

Nox