Méduse chimique

• Éviter tout contact des produits chimiques avec les yeux ou la bouche.
• Éloigner les jeunes enfants, les animaux et les personnes sans équipement de protection des yeux de la zone où sont réalisées les expériences.
• Ranger ce coffret d’expériences hors de portée des enfants de moins de 10 ans.
• Nettoyer la totalité du matériel après utilisation.
• S’assurer que tous les récipients sont hermétiquement fermés et convenablement stockés après utilisation.
• S’assurer que tous les récipients vides sont correctement éliminés.
• Ne pas utiliser d’autre matériel que celui fourni avec le coffret ou recommandé dans la notice d’utilisation.
• Ne pas remettre les denrées alimentaires dans leur récipient d’origine. Les jeter immédiatement.

• En cas de contact avec les yeux : laver abondamment à l’eau en maintenant les yeux ouverts si nécessaire. Consulter immédiatement un médecin.
• En cas d’ingestion : rincer la bouche abondamment avec de l’eau, boire de l’eau fraîche. Ne pas faire vomir. Consulter immédiatement un médecin.
• En cas d’inhalation : transporter la personne à l’extérieur.
• En cas de contact avec la peau et de brûlures : laver abondamment à l’eau la zone touchée pendant au moins 10 minutes.
• En cas de doute, consulter un médecin sans délai. Emporter le produit chimique et son récipient.
• En cas de blessure, toujours consulter un médecin.

• L’utilisation incorrecte des produits chimiques peut engendrer des blessures et nuire à la santé. Réaliser uniquement les expériences décrites dans les instructions.
• Ce coffret d’expériences est à utiliser uniquement par des enfants de plus do 10 ans.
• Compte tenu de très grandes variations des capacités des enfants, même au sein d’un groupe d’âge, il convient que les adultes surveillants apprécient avec sagesse quelles sont les expériences appropriées et sans risque pour les enfants. Il convient que les instructions permettent aux adultes surveillants d’évaluer chacune des expériences afin de pouvoir déterminer son adéquation à un enfant particulier.
• Il convient que l’adulte surveillant s’entretienne des avertissements et des informations de sécurité avec l’enfant ou les enfants avant de commencer les expériences. Il convient d’accorder une attention particulière à la sécurité lors de la manipulation d’acides, d’alcalis et de liquides inflammables.
• Il convient que la zone où sont réalisées les expériences soit sans obstacle et ne soit pas située près d’une réserve de denrées alimentaires. Il convient qu’elle soit bien éclairée et aérée, et à proximité d’une adduction d’eau. Il convient d’utiliser une table solide dont la surface est résistante à la chaleur.
• Il convient d’utiliser complètement les substances contenues dans des emballages non refermables au cours d’une expérience, c’est-à-dire après l’ouverture de l’emballage.

Pourquoi les gouttes ne se dissolvent-elles pas dans le verre liquide ? D'abord il faut savoir que cela se produit à cause de la viscosité de la solution de silicate de sodium – la goutte est à l'origine assez compacte. C'est pourquoi vous devez bien mélanger le verre liquide concentré avec de l'eau, sinon les méduses tomberont en morceaux dans les zones les moins visqueuses.

Alors, qu'est-ce que la viscosité ? On peut la décrire comme la capacité de couler – l'eau peut être facilement versée à partir d'une bouteille, mais le chocolat fondu s'écoulera beaucoup plus lentement, et le miel – encore plus lentement. Cela signifie que l'eau a une viscosité inférieure à celle du chocolat fondu et que la plus grande viscosité parmi les trois substances est celle du miel.

Cependant, ce n'est pas la seule raison pour laquelle les gouttes conservent leur forme originale. On pourrait penser en effet qu'une goutte se dissoudrait graduellement dans du verre liquide. Or, elle en est empêchée. Le miel se dissout bien dans l'eau, tout comme le verre liquide que nous avons pu facilement mélanger avec de l'eau... Cherchez l'erreur !

La solution est sur la surface jeu de mots – dans le cas qui nous occupe, il y a des réactions chimiques plutôt spécifiques qui se produisent entre la goutte et le verre liquide. Le verre liquide est essentiellement du silicate de sodium Na₂SiO₃. Des structures non solubles apparaissent. Voici quelques-unes de ces réactions : 3FeCl₃ + 3Na₂SiO₃ → Fe₂(SiO₃)₃↓ + 6NaCl CuSO₄ + Na₂SiO₃ → CuSiO₃↓ + Na₂SO₄

CuSO₄ + Na₂SiO₃ + H₂O → Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄ + SiO₂↓

Ces réactions se produisent assez rapidement ; elles forment en effet une mince couche d'entités moléculaires non solubles entre la solution de verre liquide et la solution de sel métallique. Les gouttes ne peuvent donc pas se dissiper !

Chacune des solutions a sa spécificité. Commençons par le sulfate de cuivre – c'est une solution bleuâtre de CuSO₄. Ces méduses sont les plus stables – la couleur et la forme sont conservées, même après quelques jours.

Les méduses fabriquées à partir de sulfate manganique MnSO₄ sont transparentes et d'assez bel aspect si on les met sur un fond de couleur sombre – essayez de placer un bout de papier noir ou quelque chose de sombre sous la boîte de Pétri. En outre, elles changent graduellement de couleur pour devenir brun-rose. Pourquoi cela se produit-il ? Le manganèse a la forme de Mn²⁺ – cela signifie qu'il a beaucoup d'électrons que d'autres atomes aimeraient braconner ! Et c'est exactement ce qui se passe : l'oxygène dans l'air О₂ oxyde peu à peu le manganèse en oxyde de manganèse Mn_O{2}, ce qui donne sa couleur à la méduse :

Mn²⁺ – 2e^- → Mn⁴⁺ MnSO₄ + O₂ → MnO₂↓ + SO₄^2-

Pourquoi avons-nous deux solutions qui contiennent du métal ? Il existe bien sûr différents anions (ions chargés négativement) près du chlorure Cl^- et du sulfate SO₄^2- de fer. Mais ce n'est pas la principale différence. Regardez de plus près : le fer est différent ! Dans le cas du chlorure, c'est Fe³⁺ et dans le cas du sulfate, c'est Fe²⁺. La différence est seulement d'un électron : Fe³⁺ + e^- → Fe²⁺ Fe²⁺ – e^- → Fe³⁺ Mais leurs propriétés, et notamment la couleur, diffèrent de manière significative !

Vous remarquerez peut-être aussi de petites taches orangées qui se forment dans les gouttes de la méduse noire faite de sulfate de fer (II) FeSO₄ – ce métal s'oxyde (il perd un de ses électrons) par l'oxygène de l'air. Suite à cela, la couleur commence à ressembler à celle de la méduse de chlorure de fer (III) !

Une autre propriété intéressante du chlorure de fer (III) FeCl₃ est la vitesse à laquelle il réagit avec le silicate de sodium. Pourquoi est-ce ainsi ? Le ³⁺ à côté de l'ion de fer Fe³⁺ signifie que l'ion de fer a le triple de la charge positive d'un électron. On peut trouver dans l'expérience d'autres ions – Cu²⁺, Fe^0{2+} et Mn²⁺, tous de charge moindre, c'est-à-dire deux fois la charge positive d'un électron. Les silicates non solubles se forment lorsqu'une particule de fer chargée positivement (disons Fe³⁺) rencontre une particule du silicate SiO₃^2- chargée négativement. Plus la charge des participants à la réaction est grande, plus grandes sont leur force et rapidité d'attraction.

C'est pourquoi le chlorure de fer (III) réagit avec le verre liquide beaucoup plus rapidement que les autres. Les méduses apparaissent tellement rapidement, que les composés non solubles formés pressent littéralement la goutte sur la surface du verre liquide. C'est un phénomène intéressant, qui peut être observé de près dans une vidéo de l'expérience.