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La "lampe lave" dure jusqu'à ce que l'acidité du vinaigre ou le bicarbonate soit épuisé. Quand la réaction chimique s'arrête, il n'y a plus production de petites bulles de CO2 et la goutte colorée reste au fond. | La "lampe lave" dure jusqu'à ce que l'acidité du vinaigre ou le bicarbonate soit épuisé. Quand la réaction chimique s'arrête, il n'y a plus production de petites bulles de CO2 et la goutte colorée reste au fond. | ||
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| − | + | Le bicarbonate de sodium se dissocie au contact de l'eau en ions sodium (Na<sup>+</sup>) et bicarbonate (HCO<sub>3</sub><sup>−</sup>) : | |
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| + | Le CO2 une fois formé est soluble dans l'eau. Toutefois lorsque l'eau arrive à saturation de CO2, l'excédent commence à former des bulles qui finissent par remonter. C'est l'effervescence. (C'est la même chose que pour le sel de cuisine. Le sel de cuisine est soluble dans l'eau. Mais quand on arrive à saturation, le sel en excès reste sous forme solide). | ||
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| + | Le bicarbonate de sodium est aussi appelé bicarbonate de soude. | ||
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Version du 17 mai 2020 à 09:12
Créé un mouvement et des montées et descentes de couleurs qui ressemblent aux lava lampes.
Difficulté
Facile
Durée
10 minute(s)
Disciplines scientifiques
Chimie, Science de la matière, Physique
Sommaire
- 1 Introduction
- 2 Video d'introduction
- 3 Étape 1 - Préparer le matériel
- 4 Étape 2 - Mettre le bicarbonate
- 5 Étape 3 - Remplir d'huile
- 6 Étape 4 - Faites un mélange vinaigre + colorant
- 7 Étape 5 - Aspirer
- 8 Étape 6 - Injecter
- 9 Étape 7 - Résultat
- 10 Comment ça marche ?
- 11 Éléments pédagogiques
- 12 Commentaires
Introduction
Cette lampe célèbre est un des souvenirs hypnotisants des années 70. Nous allons voir comment réaliser une version débrouillarde et chimique de cette lampe.
Youtube
- Matériel et outils
Bocal 
Généralement en verre, le bocal peut être selon l’usage et l’époque ; en faïence, en grès ou en céramique. Parmi les avantages du verre, on peut noter la transparence permettant de voir son contenu et la possibilité de facilement désinfecter en chauffant à haute température.
Le couvercle de bocaux servant aux conserves comporte un joint de caoutchouc (généralement orange, voir photo ci-dessous). Il est relié au pot par un dispositif mécanique qui permet de le plaquer fermement sur l'orifice pour assurer l’étanchéité de la fermeture.
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.
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. Encre 
L'encre est un liquide fortement teinté qui sert à marquer le support, papier, textile. Les encres sont utilisées pour l'écriture, le dessin, l'impression ou la décoration.
Les encres peuvent être constituées de colorants dissous qui imprègnent ou mordent le support, comme les teintures, ou de dispersions de pigments dans un liant, comme les peintures.
L'encre est généralement conditionnée en cartouches, flacons, bouteilles ou bidons pour son transport. Certains de ces flacons peuvent servir d’encrier. Elle était autrefois, et encore aujourd'hui plus rarement, distribuée sous forme sèche, de pastilles à diluer dans l'eau ou de « bâton ». Colorant 
Un colorant est une substance utilisée pour apporter une couleur à un objet à teinter.
En chimie, les groupement d'atomes dont l'absorption lumineuse cause la couleur s'appelle un chromophore. Un colorant soluble se désigne comme teinture, sinon c'est un pigment.
Dans les techniques d'application, comme la pharmacie ou la cuisine, un colorant peut contenir une combinaison de molécules solubles et de particules insolubles. En biologie, on parle de pigments plus que de colorants, dans tous les cas. Huile 
Les huiles végétales sont essentiellement constituées d'acides gras et les huiles animales d'esters de la glycérine.
Pot en verre 
Pot en verre (récupéré après consommation de yaourt, etc.)
Seringue 
Seringue à piston
Paille 
Une paille, ou chalumeau, est un tube léger, généralement fait en plastique, dont on se sert pour aspirer, et le plus souvent boire, un liquide.
Cuillère à soupe 
Cuillère à soupe
Étape 1 - Préparer le matériel
Rassemble le matériel. Si tu n'as pas de seringue, tu peux la remplacer par un morceau de paille que tu boucheras avec ton doigts ou encore une pipette. L'encre peut être remplacée par du colorant alimentaire.
Étape 2 - Mettre le bicarbonate
Mets du bicarbonate de sodium dans le fond du premier bocal (environ 1 cuillère à soupe).
Étape 3 - Remplir d'huile
Remplis le bocal d'huile (verser lentement l'huile contre la paroi du bocal pour que le bicarbonate reste au fond).
Étape 4 - Faites un mélange vinaigre + colorant
Dans un autre bocal, fabrique ton mélange coloré. Tu ajoute quelques gouttes de ton encre à environ 30 ml de vinaigre. Le résultat doit être nettement coloré. Il est possible de fabriquer plusieurs mélanges avec des encres ou colorants différents.
Étape 5 - Aspirer
Prélève quelques gouttes de ton mélange coloré. Il est possible de le faire avec une seringue, une pipette ou un bout de paille coupé qu'on bouche avec le doigt après l'avoir plongé dans le mélange.
Étape 6 - Injecter
Dépose ton mélange coloré à la surface de l'huile dans le premier pot. Il est préférable de le faire goutte à goutte en répartissant les gouttes sur la surface de l'huile.
Étape 7 - Résultat
Les gouttes de vinaigre coloré descendent puis remontent dans l'huile.
Comment ça marche ?
Observations : que voit-on ?
Les gouttes de vinaigre coloré descendent doucement dans l'huile pour atteindre le fond. Elles rejoignent le bicarbonate au fond du pot. Il y a formation de minuscules bulles à la surface du vinaigre coloré. Puis la goutte de vinaigre remonte dans l'huile pour rejoindre la surface. Ce cycle se reproduit plusieurs fois pour chaque goutte.
Mise en garde : qu'est-ce qui pourrait faire rater l'expérience ?
Si le vinaigre n'est pas assez coloré, on a du mal à distinguer les gouttes par transparence dans l'huile.
Si on met trop de vinaigre d'un coup dans le pot, on arrive plus à distinguer ce qu'il se passe.
La hauteur d'huile dans le pot doit être assez importante pour que le phénomène soit visible (environ 10cm suffisent).
Le pot doit avoir une surface relativement lisse pour qu'on puisse distinguer nettement ce qu'il se passe à l'intérieur en regardant sur le côté du pot.
Explications
Huile et vinaigre ne se mélangent pas. Quand on met de l'huile et du vinaigre dans un pot et qu'on secoue très fort, cela forme des goutelettes qui finissent par se rejoindre et reforment une couche de vinaigre qui flotte à la surface de l'huile. On dit que huile et vinaigre ne sont pas miscibles. L'huile flotte à la surface du vinaigre car l'huile est moins dense que le vinaigre. Moins dense signifie que si on pèse 1l d'huile et qu'on pèse ensuite 1l de vinaigre, le litre de vinaigre pèse plus lourd que le litre d'huile. La différence est assez faible donc il faut être très précis pour pouvoir vérifier cela.
Quand on dépose une goute de vinaigre à la surface de l'huile, le vinaigre coule car il est plus dense que l'huile.
Une fois au fond du bocal, le vinaigre rentre en contact avec le bicarbonate. Il se produit alors une réaction chimique. Cette réaction chimique libère un gaz (le CO2). Ce CO2 forme des petites bulles. Ces bulles restent collées au vinaigre et finissent par former une espèce de bouée pour la goutte.
Une fois que la "bouée" formée par les miniscules bulles de gaz est assez importante, la goutte de vinaigre remonte à la surface de l'huile.
Une fois à la surface de l'huile, les petites bulles à la surface du vinaigre explosent. Quand la "bouée" qui entoure le vinaigre devient trop petite, le vinaigre coule à nouveau et le cycle se reproduit.
La "lampe lave" dure jusqu'à ce que l'acidité du vinaigre ou le bicarbonate soit épuisé. Quand la réaction chimique s'arrête, il n'y a plus production de petites bulles de CO2 et la goutte colorée reste au fond.
Plus d'explications
Cette lava lampe fait intervenir plusieurs phénomène. Il y a la densité. Il y a l'hydrophobicité. Il y a la réaction bicarbonate-vinaigre. Il y a la tension superficielle. Cela fait vraiment beaucoup de choses qui se produisent en même temps !
Le vinaigre coule dans l'huile car il est moins dense que l'huile
Toutes les matières n'ont pas la même densité. Quand on met une matière dans un liquide, si la matière est plus dense, elle coule. Si elle est moins dense, elle flotte.
L'huile et le vinaigre ne se mélangent pas car le vinaigre est hydrophile alors que l'huile est hydrophobe
Quand on met du bicarbonate de sodium avec du vinaigre, il se produit une réaction dite "acido-basique" dont un des résultats est la production de CO2 (dioxyde de carbone)
Le bicarbonate de sodium se dissocie au contact de l'eau en ions sodium (Na+) et bicarbonate (HCO3−) :
NaHCO3 → Na+ + HCO3−.
Le vinaigre contient une part d' acide éthanoïque (environ 5 %), composé d'ions oxonium (H3O+) et éthanoate (CH3COO−) :
CH3COOH <–> H3O+ + CH3COO−.
Les ions oxonium réagissent avec les ions bicarbonate et forment de l’acide carbonique : (H2CO3) : H3O+ + HCO3- → H2CO3 + H2O
Instable, l’acide carbonique se dissocie immédiatement en formant du dioxyde de carbone (CO2), et de l'eau (H2O) :
H2CO3 → H2O + CO2
La réaction complète se résume ainsi :
NaHCO3 + CH3COOH → CO2 + H2O + CH3COONa
Le CO2 une fois formé est soluble dans l'eau. Toutefois lorsque l'eau arrive à saturation de CO2, l'excédent commence à former des bulles qui finissent par remonter. C'est l'effervescence. (C'est la même chose que pour le sel de cuisine. Le sel de cuisine est soluble dans l'eau. Mais quand on arrive à saturation, le sel en excès reste sous forme solide).
Le bicarbonate de sodium est aussi appelé bicarbonate de soude.
Les bulles de dioxyde de carbone restent collées sur le vinaigre quand la goutte est au fond du pot et elles éclatent à la surface de l'huile en raison de la tension supercielle
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Éléments pédagogiques
Sources et ressources
Vous trouverez les réponses sur les vraies lampes à lave sur Wikipédia, n'hésite pas à visiter à consulter les liens externes cités à la fin de la page pour la fabrication d'une lampe. (attention fabriquer une vraie lampe à lave peut être dangereux)
Dernière modification 19/05/2020 par user:Geneviève.
Published