Bougie contre CO2 !

De Wikidebrouillard.

Version actuelle en date du 15 septembre 2016 à 12:07

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Sommaire

1 Matériel
2 L'expérience
- 2.1 La manipulation
- 2.2 Que voit-on ?
3 Explications
- 3.1 De manière simple
- 3.2 Allons plus loin dans l'explication
4 Liens avec d'autres expériences
- 4.1 Expériences sur Wikidébrouillard
- 4.2 Autres expériences
5 Applications : liens avec le quotidien
- 5.1 Catégories

Matériel

Du vinaigre
Du bicarbonate de sodium
Une bougie
Des allumettes
Un bocal ou un verre

L'expérience

La manipulation

Verser du bicarbonate de sodium dans le verre : l'équivalent d'une 1/2 cuillère à café.
Ajouter du vinaigre : sur une hauteur d'un centimètre.
Pendant la réaction chimique entre le vinaigre et le bicarbonate de sodium, enflammer une allumette et placer la flamme dans le verre (au-dessus du liquide). Observer.
Allumer la bougie.
Pencher le verre de façon à mettre le gaz sortant de celui-ci en contact avec la flamme de la bougie. Observer.

Que voit-on ?

L'allumette plongée dans le verre s'éteint toute seule.
Sous l'influence du gaz s'échappant du verre, la bougie s'éteint toute seule.

Explications

De manière simple

Le mélange du vinaigre et du bicarbonate de sodium crée une effervescence, soit un dégagement gazeux. Comment identifier ce gaz ?

En plongeant une allumette dans le verre, on s'aperçoit que celle-ci s'éteint. Or, le feu a besoin d'oxygène pour s'entretenir. La saturation en CO₂ (dioxyde de carbone) stoppe la combustion.

Le CO₂ ne s'est pas entièrement dispersé dans l'air ambiant. Si on "renverse" le gaz sur la bougie, la flamme meurt.

Allons plus loin dans l'explication

Le "bicarbonate de soude" NaHCO₃ est une poudre blanche couramment utilisée pour combattre les excès d'acidité de l'estomac. Son nom officiel est hydrogénocarbonate de sodium. Sa solution aqueuse contient les ions sodium Na⁺ et les ions hydrogénocarbonate HCO₃^-. Le vinaigre contient, notamment, des molécules d'acide éthanoïque CH₃COOH.

Dans un verre contenant une solution concentrée d'hydrogénocarbonate de sodium, ajoutons quelques gouttes de vinaigre. Une effervescence se produit : le gaz qui se dégage est du dioxyde de carbone CO₂.

L'équation de la réaction montre que :

- les molécules acides CH₃COOH perdent un ion H⁺ et se transforment en ions éthanoate CH₃COO^-, basiques

- les ions basiques hydrogénocarbonate HCO₃^- captent un proton H⁺ et se transforment en CO₂ + H₂O (acide conjugué). Les molécules H₂CO₃ n'ont jamais été mises en évidence.

CH₃COOH = CH₃COO^- + H⁺ on a le couple CH₃COOH/CH₃COO^-

HCO₃^- + H⁺ = CO₂ + H₂O on a le couple CO₂, H₂O/HCO₃^-

En faisant la somme de ces 2 équations on obtient:

CH₃COOH + HCO₃^- = CH₃COO^- + CO₂ + H₂O

L'acide CH₃COOH donne un ion H⁺. La base HCO₃^- reçoit un ion H⁺.

Les molécules de dioxyde de carbone CO₂, non polaires, ne sont pas très solubles dans l'eau, qui est un solvant polaire, et se dégagent essentiellement sous forme de gaz.