La bouteille bleue

Secouez la solution pour la faire changer de couleur !

Difficulté :
Danger :
Durée :
20 minutes
La bouteille bleue

Réactifs

Sécurité

  • Portez des gants et des lunettes de protection.
  • Réalisez l’expérience sur le plateau en plastique.
Règles générales de sécurité
  • 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.
Informations générales de premiers soins
  • 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.
Conseils pour les adultes superviseurs
  • 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.

FAQ et dépannage

J'ai ajouté plus de 5 gouttes de bleu de méthylène. Est-ce grave ?

Ne vous inquiétez pas et continuez ! L'expérience fonctionnera aussi avec plus de bleu de méthylène, mais la solution mettra simplement plus de temps à devenir incolore.

La solution ne perd pas sa couleur très rapidement. Puis-je accélérer le processus ?

Oui ! Il suffit de mettre le flacon dans un bol d'eau tiède (mais n'oubliez pas de le fermer d'abord avec le bouchon !). Plus la température est élevée, plus le liquide perdra sa couleur bleue rapidement.

La solution perd sa couleur trop rapidement. Quel est le problème ?

Tout va bien, la solution est tout simplement trop chaude. Attendez qu'elle refroidisse un peu, puis secouez à nouveau le flacon. Plus la température est basse, plus la solution perdra sa couleur bleue lentement.

J'attends depuis longtemps que la solution devienne incolore, mais elle demeure bleue. Que dois-je faire ?

Essayez d'ajouter plus de solutions de lactose et de NaOH.

Le liquide dans le flacon ne devient plus bleu. Puis-je faire quelque chose ?

La solution cesse de devenir bleue, lorsqu’il n’y a plus de dioxygène dans le flacon pour oxyder le bleu de méthylène. Retirez simplement le bouchon et laissez entrer de l'air, puis remettez le bouchon en place, maintenez-le et secouez le ballon. Le liquide redeviendra bleu.

Combien de fois la solution peut-elle changer de couleur ?

La bouteille bleue fonctionnera tant que le flacon contient du dioxygène et du lactose. Vous pouvez retirer le bouchon pour laisser entrer du dioxygène et ajouter du lactose. Vous pouvez également utiliser n'importe quelle source domestique de sucres au lieu de la solution de lactose du coffret, comme du sirop d'érable, du miel ou du sirop de baies ou de fruits. Veuillez noter que le sucre de table (saccharose) ne convient pas pour cette expérience. Vous pouvez reproduire cette réaction en utilisant différents sirops et confitures afin de déterminer lesquels d'entre eux contiennent des glucides que le bleu de méthylène peut oxyder !

Instructions pas à pas

Commencez par préparer une solution contenant un réducteur (du lactose) et du bleu de méthylène.

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Ajoutez maintenant un peu de Ca(OH)2, pour rendre la solution basique.

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Le bleu de méthylène prend des électrons du réducteur, le lactose, et devient incolore. Vous ne l’avez pas ajouté intentionnellement, mais la solution contient un puissant oxydant : le dioxygène. Le dioxygène prend des électrons du bleu de méthylène, le rendant à nouveau bleu. Quand tout le dioxygène de la solution aura été consommé, le bleu de méthylène demeurera incolore.

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Même si la solution est maintenant dépourvue de dioxygène, l’air dans le flacon en contient encore. Il suffit de secouer le flacon pour dissoudre le dioxygène de l'air et découvrir ce qui se produit alors.

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Résultat attendu

La solution bleue dans le flacon devient incolore. En agitant le flacon, la solution redevient bleue !

Élimination des déchets

Éliminez les déchets solides avec les ordures ménagères. Versez les solutions dans l’évier et rincez abondamment à l’eau.

Description scientifique

Au cours d’une réaction chimique, un réducteur est la substance qui donne des électrons, tandis qu’un oxydant est la substance qui gagne (ou qui accepte) des électrons. Par exemple, dans la réaction entre le lactose et le bleu de méthylène, le lactose est un réducteur, tandis que le bleu de méthylène est un oxydant. Dans la réaction entre la forme incolore du bleu de méthylène et l’oxygène, l’oxygène prend les électrons que le bleu de méthylène incolore lui donne.

Mais pourquoi le lactose ne donne-t-il pas ses électrons directement à l’oxygène ? Parfois, une substance ne peut pas transférer ses électrons directement à une autre. Dans ce cas, elle a besoin d’un assistant qui soit capable d’interagir avec les deux substances. Dans cette expérience, cet assistant est le bleu de méthylène. Le bleu de méthylène peut transférer des électrons du lactose à l’oxygène, mais seulement si le milieu de la solution est basique.

Pourquoi la solution devient-elle incolore ?

Initialement, la solution contient les composants d’une réaction chimique potentielle. Le lactose lui-même est plus qu’heureux de donner ses électrons. Le dioxygène dissous dans l’eau serait ravi d’accepter ces électrons. Fait intéressant, cependant, le dioxygène n’est pas disposé à interagir avec le lactose. C'est alors que le bleu de méthylène entre en jeu : ce composé coloré joue le rôle de transporteur dans notre expérience, en prenant des électrons du lactose et en les transmettant au dioxygène. Cependant, à un moment donné, le dioxygène de la solution s’épuise, laissant le bleu de méthylène dans une position inconfortable : il prend des électrons du lactose, mais il n'a nul endroit où les transmettre. Lorsque cela se produit, le bleu de méthylène ne peut plus devenir bleu et n’a plus d’autre choix que de rester incolore.

Lactose :

Lactose

Bleu de méthylène :

Methylene blue

Pourquoi la solution redevient-elle bleue ?

Nous pouvons à nouveau saturer la solution avec le dioxygène de l’air, situé au-dessus de la solution. Lorsqu'on agite le flacon, le dioxygène se dissout dans la solution. La réaction peut alors continuer, jusqu’à ce que tout le dioxygène disponible dans la solution soit à nouveau utilisé. Cependant, cette astuce ne peut pas être répétée indéfiniment. Comme le flacon est hermétiquement fermé, tôt ou tard, tout le dioxygène finira par s'épuiser et la solution demeurera alors incolore, même après l’avoir agitée. Le processus peut néanmoins être réactivé, en ouvrant le flacon pour laisser entrer davantage d’air.

Pourquoi avons-nous ajouté un alcali à la solution aqueuse de lactose ?

En ajoutant une solution aqueuse d’hydroxyde de calcium Ca(OH)2, nous avons créé un environnement alcalin. Le bleu de méthylène a besoin d’un environnement alcalin pour accepter les électrons du lactose. Sinon, la réaction ne pourra pas se poursuivre, et la solution restera bleue. Vous pouvez vérifier cette condition en effectuant l’expérience sans Ca(OH)2.

Pourquoi est-il si important de bien sceller le flacon ?

Tout d’abord, cela vous permet d'agiter le flacon, sans provoquer d'éclaboussure.

De plus, en scellant le flacon, nous empêchons l’air ambiant d'entrer, et nous nous assurons que le dioxygène de l’air ambiant n’aura pas non plus accès à notre solution. C'est la raison pour laquelle la couleur ne peut être restaurée qu’en agitant le flacon (voir Pourquoi la solution redevient-elle bleue ?). Les observateurs les plus assidus remarqueront peut-être que la teinte bleue ne disparaît pas complètement après la première agitation, mais reste à la limite entre la solution et l’air dans le flacon (le long du ménisque) formant une belle frange bleue. La même chose se produirait si le flacon était laissé ouvert. Cela est dû à une concentration élevée du dioxygène dans l'air, au-dessus de la solution. Le dioxygène pénètre dans l’interface liquide-gaz, et donne au bleu de méthylène son aspect coloré. Cependant, au fur et à mesure que l’apport de dioxygène dans le flacon s’épuise, cette limite s’affine de plus en plus et finit par disparaître.

Suivi

Lait

Le lait contient du lactose, donc essayez de reproduire l'expérience en utilisant du lait ordinaire au lieu d'une solution de lactose ! Partagez votre expérience en ligne sur votre blog scientifique.

Autres glucides

Cette expérience peut être réalisée avec de nombreux autres glucides. Cependant, seuls ceux contenant un groupe aldéhyde -CHO peuvent être oxydés lors de cette expérience.

Vous pouvez, par exemple, acheter une solution de glucose dans une pharmacie (ou bien des comprimés de glucose pour préparer une solution aqueuse) : la réaction se déroulera de la même manière qu'avec le lactose. En revanche, le fructose et le saccharose ne participeront pas à la réaction d'oxydation car ils ne comportent pas de groupes aldéhyde -CHO.

Vanilline

Un autre composé que vous pouvez facilement obtenir pour cette réaction chimique est la vanilline. Elle est souvent utilisée comme agent aromatisant dans l'industrie alimentaire et peut être trouvée en épicerie. La vanilline contient également un groupe aldéhyde -CHO, et la réaction se déroulerait de la manière décrite ci-dessus.