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Version du 1 avril 2020 à 15:09
Gonfler un ballon sans souffler dedans, c'est possible ? Découvre la magie de la chimie et créé du gaz !
Difficulté
Facile
Durée
30 minute(s)
Disciplines scientifiques
Chimie
- Matériel et outils
Bicarbonate 
Le bicarbonate de sodium est un produit qui sert à tout !
Désodoriser le frigo, se laver les dents, favoriser la digestion, laver les surface salles... Et surtout, c'est le chouchou des expériences de wikidébrouillard !
Il est parfois appelé bicarbonate de soude mais il ne faut surtout pas le confondre avec la soude qui est très corrosive et peut être très dangereuse. Vinaigre blanc 
Le vinaigre d'alcool ou vinaigre blanc peut être obtenu à partir d'un alcool de betteraves.
Le vinaigre blanc est un mélange d'eau et d'acide acétique à hauteur de 6 à 8%. L'acide acétique est obtenu par fermentation d'alcool de betterave ou de maïs.
Bouteille de verre 
Une bouteille, mais en verre quoi.
Ballon de baudruche 
Un ballon gonflable fait d'une membrane en caoutchouc qui se tend quand on souffle dedans.
Entonnoir 
Un entonnoir est un instrument en forme de cône, terminé par un tube et servant à verser un liquide, une poudre, un granulé ou une pâte dans un récipient de petite ouverture. Ils sont faits d'un matériau suffisamment rigide, pour ne pas s'écraser sous le poids de ce que l'on verse, et imperméable. Ils sont généralement en verre, plastique ou métal, mais parfois en papier ciré lorsqu'ils sont destinés à un usage unique. Les entonnoirs sont utilisés en cuisine, en mécanique automobile et en industrie.
Cuillère 
Une cuillère est un couvert de table ou de cuisine en acier inoxydable. Elle est constituée d'une partie creuse et concave appelée "cuilleron" reliée à un manche.
Étape 1 - Préparation du matériel
Prépare bien tout ton matériel, aligné devant toi !
Étape 2 - Manipulation
- Verse du vinaigre dans la bouteille (jusqu'à environ 4 ou 5 cm de haut).
- Verse 2 cuillères à soupe de bicarbonate de sodium à l'intérieur du ballon de baudruche, à l'aide de l'entonnoir.
- Enfile l'ouverture ballon sur le goulot de la bouteille. Assure-toi que le ballon tient bien.
Étape 3 - Expériene
- Soulève le ballon pour faire tomber le bicarbonate dans la bouteille.
Comment ça marche ?
Observations : que voit-on ?
Le contenu de la bouteille mousse, le ballon se gonfle et reste gonflé sur la bouteille.
Mise en garde : qu'est-ce qui pourrait faire rater l'expérience ?
Les quantités de bicarbonate et de vinaigre peuvent jouer sur le gonflement du ballon : plus il y a de bica et vinaigre, plus il y a de gaz qui se créé, plus le ballon gonfle !
Bien tenir le ballon pour ne pas que le gaz s'échappe du goulot
Explications
De manière simple
Lorsque le bicarbonate tombe dans la bouteille, des bulles se forment dans le liquide et le ballon se met à gonfler. Ces bulles sont produites par la réaction chimique entre le vinaigre et le bicarbonate. Cela nous permet de dire qu'un des produits de la réaction chimique entre le vinaigre et le bicarbonate est un gaz, puisqu'il gonfle le ballon.
Grâce au ballon, on capture un gaz invisible produit par une réaction chimique ! Ce gaz est du dioxyde de carbone (du CO2) .
Le vinaigre est un liquide, le bicarbonate est une poudre composée de minuscules grains solides. Lorsque ces deux produits réagissent ensemble (on les appelle des réactifs), ils donnent naissance à un nouveau produit qui lui est un gaz. Ce dernier n'est pas le seul produit issu de la réaction. En effet, lorsqu'on goûte le liquide, il ne pique plus la langue comme le vinaigre mais il a un goût salé !
Le vinaigre et le bicarbonate se sont aussi transformés en une sorte de sel qui est dissous dans le liquide. Ce sel et le gaz sont les produits de la réaction.
Plus d'explications
Nous avons affaire à une réaction acido-basique. Ici le vinaigre, qui contient de l'acide éthanoïque (ou acide acétique), joue le rôle de l'acide et le bicarbonate de soude, aussi appelé hydrogénocarbonate de sodium, celui de la base.
En solution, ce dernier se dissout en formant deux ions différents : les ions sodium et hydrogénocarbonate.
NaHCO3 --> Na+ + HCO3-
Ce sont ces derniers qui vont réagir avec le vinaigre pour former de l'eau et du dioxyde de carbone selon la réaction suivante :
CH3COOH = CH3COO- + H+
HCO3- + H+ = CO2 + H2O
______________________________________________________________________
CH3COOH + HCO3- --> CH3COO- + CO2 + H2O
On obtient alors une eau au goût salé en raison de la présence en début de réaction des ions sodium. En effet, lorsque l'on dissout du sel (chlorure de sodium) dans de l'eau, on obtient bien ces ions sodium responsables du goût salé (et des ions chlorure).
Le dioxyde de carbone, quant à lui, ne peut pas se dissoudre dans l'eau. Il remonte donc à la surface du liquide sous forme de bulles, avec la poussée d'Archimède.
En effet, ce gaz est non polaire tout comme peut l'être l'huile. En revanche, l'eau est une molécule polaire : sa configuration provoque l'apparition de "pôles" négatifs et positifs (voir schéma un peu plus bas).
On peut facilement se rendre compte que les molécules non polaires et polaires s'associent en général très difficilement (exemple : eau + huile = eau + huile). Pour expliquer cela, il faut observer ces molécules d'un peu plus près...
Pour commencer prenons l'eau (H2O) sous forme liquide :
Puis du sel (NaCl) :
Puis du dioxyde de carbone (C02) :
Remarque : La polarité de ces molécules est due à leur forme. Lorsque tous les atomes sont alignés, il n’existe pas de moment dipolaire entre eux. Au contraire, lorsqu’ils sont configurés différemment, les différentes charges ne sont plus alignées et il y a création d’un moment dipolaire et donc de « pôles ».
Et faisons des "mélanges" :
Dans un premier temps, on mélange l'eau avec le sel. Les molécules d'eau s'associent aux molécules de sel par "pôles" préférentiels (+ avec - et - avec +). Elles entourent ces molécules pour former une sorte de barrière où seules les molécules d'eau peuvent s'attacher. La forme cristalline du sel disparaît alors pour former les ions Na+ et Cl-. On parle de l'hydratation du sel.
Dans un second temps, on mélange le CO2 avec un liquide acide. Les molécules d'eau ne peuvent s'associer aux molécules de dioxyde de carbone car ces dernières ne possèdent pas de "pôles". Elles ne peuvent donc pas hydrater le dioxyde carbone et celui-ci reste sous forme de gaz.
Éléments pédagogiques
Objectifs pédagogiques
Comprendre la création d'un gaz, les réactions chimiques entre deux éléments, la polarité des molécules.
Dernière modification 19/08/2020 par user:Nathanaël Latour.
Published