Dioxygène pur

Du dioxygène pur enflamme une bûchette incandescente !

Difficulté :
Danger :
Durée :
10 minutes
Dioxygène pur

Réactifs

Sécurité

  • Portez des gants et des lunettes de protection.
  • Réalisez l’expérience sur le plateau en plastique.
  • Gardez un bol d’eau à proximité pendant l’expérience.
  • Enlevez les gants de protection avant d’allumer la baguette.
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

Où puis-je trouver de l'H2O2 si je suis à court ?

Vous pouvez acheter du peroxyde d'hydrogène chez votre pharmacien. Cherchez des concentrations comprises entre 3 et 5%.

Mon expérience ne s’est pas déroulée comme prévu. Que dois-je faire ?

Assurez-vous que la bûchette brûle encore lorsque vous l’abaissez dans le flacon, et ne la laissez pas toucher la solution.

Instructions pas à pas

Ajoutez du dioxyde de manganèse MnO2 à une solution de peroxyde d’hydrogène H2O2, pour produire du dioxygène O2.

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Préparez une bûchette incandescente.

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Voyez ce qui se produit lorsqu’une bûchette incandescente rencontre du dioxygène pur.

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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

Parfois, même dans des conditions idéales, on a l'impression que la réaction se produit trop lentement, voire qu’elle ne se produit pas du tout. Dans ce cas, un catalyseur est ajouté à la réaction. Un catalyseur est une substance qui augmente considérablement la vitesse de réaction. Un catalyseur aide les réactifs à réagir les uns avec les autres, mais n’est pas épuisé au cours de la réaction.

La réaction de décomposition du peroxyde d’hydrogène nécessite un catalyseur. Bien que la liaison entre les deux atomes de dioxygène  à l’intérieur d’une molécule de peroxyde d'hydrogène  soit plutôt faible, elle ne se rompra pas toute seule : la présence d’un catalyseur comme le dioxyde de manganèse facilitera les choses. Des particules très actives et  se forment et participent à plusieurs réactions. Il en résulte la formation des molécules d’eau  et de dioxygène .

Le dioxygène réagit facilement avec les composés organiques du bois. De la chaleur et de la lumière sont émises pendant cette réaction. Le dioxygène ne représente qu’1/5 de l’air (le reste étant principalement de l'azote non réactif), c'est pourquoi il ne réagit qu’à la surface de la bûchette qui se consumme lentement. Le flacon contient toutefois du dioxygène presque pur, ce qui permet à la réaction de combustion de se produire plus vite et d’émettre davantage de chaleur. Ce « coup de chaleur » pousse certaines particules inflammables à quitter la surface du bois pour réagir avec le dioxygène environnant, en prenant feu.

Pourquoi la bûchette incandescente s’enflamme-t-elle ?

Le feu couvant est une forme de combustion lente, sans flamme. Les substances organiques à la surface de la bûchette réagissent progressivement avec le dioxygène de l’air. Notre bûchette se consume relativement lentement et peut même, avec le temps, cesser de brûler.

Il existe toutefois plusieurs façons d’augmenter la vitesse de combustion de la bûchette. Nous pouvons, par exemple, augmenter les concentrations des réactifs initiaux. C’est précisément pour cette raison que nous avons placé la bûchette dans le flacon rempli de dioxygène presque pur. La bûchette est environnée d’une concentration en molécules de dioxygène beaucoup plus élevée que celle que l'on retrouve dans l’air. C'est ce qui permet, avec l’augmentation de la température, d'accélèrer considérablement la vitesse de réaction, de sorte que la bûchette s'enflamme vivement.

D’où provient le dioxygène dans le flacon ?

Le dioxygène est produit par la décomposition du peroxyde d’hydrogène, comme indiqué dans la réaction suivante :

2H2O2 → O2 + 2H2O

Pourquoi, alors, le peroxyde d’hydrogène de qualité pharmaceutique peut-il être conservé si longtemps (jusqu’à trois ans si la bouteille n’est pas ouverte), sans aucun signe de décomposition ? Le secret réside dans la vitesse de réaction. À lui seul, le peroxyde d’hydrogène se décompose très lentement. Nous pouvons toutefois accélérer cette réaction en utilisant des accélérateurs spéciaux, appelés catalyseurs. Les catalyseurs accélèrent considérablement les vitesses de réaction – parfois même par un facteur de plusieurs millions !

[collapse,link_text=« Pourquoi le peroxyde d’hydrogène est-il utilisé pour désinfecter les plaies ? »]

L’effet antibactérien du peroxyde d’hydrogène provient de sa décomposition. Une blessure fraîche expulse des gouttes de sang. Le sang, à son tour, contient des composés pouvant accélérer la décomposition du peroxyde d’hydrogène. C’est la raison pour laquelle, au contact d’une plaie, le peroxyde d’hydrogène se décompose et libère des bulles d'oxygène. Il est toutefois important de noter que ce dernier n’est pas du dioxygène « ordinaire ». En effet, il ne s’agit pas de molécules O2, mais plutôt de particules O∙ très actives, qui éliminent les microbes en leur présence. En se heurtant les unes aux autres, ces mêmes particules se lient pour produire des molécules de dioxygène O2 :

2O∙ → O2

Pourquoi avons-nous ajouté du dioxyde de manganèse MnO2 ?

Le dioxyde de manganèse MnO2 sert de catalyseur à la décomposition du peroxyde d’hydrogène. Il accélère considérablement la vitesse de réaction. Lorsque du dioxyde de manganèse est ajouté à du peroxyde d’hydrogène à 3 %, ce dernier commence à siffler et à se décomposer, libérant alors une quantité considérable de dioxygène. En peu de temps, le dioxygène remplit complètement le flacon. C’est ce qui nous permet d’allumer notre bûchette !