Histoire Du Ion : espèce chimique responsable de la conductivité électrique dans les solutions

Le nom « ion » a été donné, en 1834, par le physicien Michael Faraday, pour désigner les espèces chimiques responsables de la conductivité électrique dans les solutions. Faraday voulait expliquer le transport du courant dans les solutions d'électrolytes. Ce néologisme sert d'abord à désigner les espèces chimiques migratrices vers l'anode ou la cathode d'une pile ou d'une batterie : il provient simplement du grec iôn, participe présent du verbe ienai, aller. L'Académie des sciences l'enregistre dans la langue française en 1842.

Le britannique Faraday pense que la décomposition ionique est provoquée par le courant électrique. Mais les études ultérieures au voisinage des électrodes montrent des difficultés, en particulier pour comprendre l'apparition des produits de l'electrolyse aux électrodes. Pour garder une cohérence à la théorie, il faut se résoudre à affirmer que les ions apparaissent simplement, lorsque les sels se dissolvent naturellement dans des phases liquides et sont donc présents, antérieurement à toute excitation électrique ou application d'un champ électrique conséquent.

L'explication de la dissolution des sels est longtemps restée une énigme : ce sont les physiciens et chimistes pionniers en électrochimie qui, étudiant la conductibilité électrique des solutions, ont soupçonné une possible voie de recherche. Grotthus, Clausius, Hittorf, Plancke, Ostwald, Arrhenius sont des partisans de la théorie de l'ionisation en solution.

Dès 1853, Hittorf étudie les variations de concentrations au voisinage des électrodes. Il en conclut que les ions d'une solution migrent avec des vitesses différentes vers les électrodes. Il caractérise les ions par un nombre de transport et affirme que la conductivité est fonction de la réactivité chimique. Clausius démontre en 1857 la validité de la loi d'Ohm pour la solution d'électrolytes et postule l'existence d'ions libres avant toute application du champ électrique. Kohlrausch étudiant les électrolytes forts (entièrement dissociés) démontre que la conductivité limite d'une solution est la somme des mobilités électriques des ions.

Les travaux théoriques de Van 't Hoff et Raoult sur les solutions salines permettent vers 1880 la prise en compte globale de leurs propriétés :

osmotiques

tonométriques

cryoscopiques

ébulliométriques

En 1885, le Suédois Svante August Arrhenius répond à ce "cahier des charges" en proposant une explication théorique, acceptée non sans une profonde résistance durable par une majeure partie de la communauté scientifique, du mécanisme de conduction en solution, théorie pour lequel il est récompensé plus tard par le prix Nobel de chimie en 1903. Cette théorie qui pose les fondements de la chimie ionique met aussi à l'épreuve :

les considérations sur les équilibres, validant ainsi la loi de Guldberg et Waage.

les raisonnements de Marcellin Berthelot sur l'effet thermique des réactions.

Des faisceaux d’ions de haute énergie sont utilisés en physique atomique, physique nucléaire et physique des particules (voir

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