Le liquide magique

Faites changer l’eau de couleur !

Difficulté :
Danger :
Durée :
10 minutes
Le liquide magique

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

Dois-je utiliser un bécher en plastique ou en verre pour préparer ma solution de bleu de thymol ?

Nous vous recommandons d’utiliser le bécher en verre pour cette expérience. Mais si vous avez déjà commencé en utilisant le bécher en plastique, ne vous inquiétez pas ! N’hésitez pas à continuer l’expérience en l’utilisant.

J’ai versé de l’eau dans le bécher, et la solution est restée bleue. Est-ce normal ?

Vous n’avez probablement pas ajouté assez d’eau. S’il y a trop peu d’eau et que vous ne mélangez pas le contenu du bécher, la solution peut rester bleue pendant un certain temps. Si vous observez, vous verrez que la solution change progressivement de couleur. Vous pouvez également mélanger le contenu du bécher. Pour cette expérience, vous devez remplir le bécher d’eau jusqu’au dessus de la ligne.

J’ai versé trop de solution dans le gobelet en plastique. Que dois-je faire ?

Ne vous inquiétez pas ! Versez le bon volume de solution dans un deuxième gobelet en plastique. À la fin de l’expérience, comparez les résultats entre ces deux gobelets.

Le liquide dans le troisième gobelet siffle ! Qu’est-ce qui se passe ?

Le mélange d’acide citrique avec le carbonate de sodium Na2CO3 produit du dioxyde de carbone CO2, qui forme des bulles dans la solution.

J’ai oublié ce qu’il y a dans chaque gobelet. Que dois-je faire ?

Pas de problème : continuez l’expérience. À la fin de l’expérience – comme un vrai chimiste ! – vous pourrez déterminer la composition des solutions par leurs couleurs. Si vous souhaitez recommencer l’expérience, vous pouvez numéroter les gobelets en plastique pour éviter toute confusion.

J’ai été à court de solution de bleu de thymol trop tôt. Que dois-je faire ?

Vous pouvez préparer une nouvelle solution de bleu de thymol en utilisant le même bécher, et ajouter la quantité requise aux autres gobelets.

Les solutions dans les gobelets ne sont pas exactement les mêmes couleurs que celles indiquées sur la carte de l’expérience. Est-ce normal ?

Les couleurs des solutions dépendent de leur pH, et leur valeur de pH exacte peut être influencée par divers facteurs, comme la température ou la concentration des réactifs dans la solution. Par conséquent, les solutions peuvent avoir de nombreuses nuances de couleurs. Vous pouvez développer l’expérience en saturant davantage les solutions contenues dans les gobelets (en ajoutant plus de réactif), ou en augmentant ou en diminuant la température de l’eau, et en observant l’évolution de la couleur du liquide. Essayez aussi d’utiliser de l’eau minérale, embouteillée et non gazeuse. L’eau du robinet, l’eau gazeuse, ou de l’eau comportant n’importe quel additif a souvent un pH non neutre.

Instructions pas à pas

Préparez d’abord l'indicateur de pH : une solution de bleu de thymol.

colors-v2_magicliquid_fr_01

Préparez maintenant des échantillons de composés qui influenceront de différentes manières le pH de la solution.

colors-v2_magicliquid_fr_02

Ajoutez la solution d’indicateur de pH à chacun des échantillons.

colors-v2_magicliquid_fr_03

Les indicateurs de pH sont des substances qui, lorsqu’on les ajoute à une solution, changent de couleur en fonction du pH de la solution. Le pH d’une solution peut être déterminé par la couleur de l’indicateur.

colors-v2_magicliquid_fr_04

Élimination des déchets

Éliminez les déchets solides avec les ordures ménagères. Versez les solutions dans l’évier. Lavez avec beaucoup d’eau.

Description scientifique

Qu’est-ce que le pH?

Les solutions aqueuses contiennent plus que de l’eau H2O  : elles contiennent aussi d’autres molécules et ions. Le pH est une caractéristique importante de la solution. Il est déterminé par les concentrations d’ions d'hydrogène H+ et d’ions d’hydroxyde OH .

Si une solution présente un excès d’ions d’hydroxyde OH , son pH sera supérieur à 7. On dit de ces solutions qu’elles sont basiques, ou alcalines.

Ensemble, les ions H+ et OH forment des molécules d’eau H2O . Ainsi, s’il n’y a pas d’excès de H+ ou de OH, le pH de la solution sera égal à l’eau, c’est-à-dire 7. Ces solutions sont neutres.

Enfin, si une solution a un excès d’ions H+ , son pH sera inférieur à 7. De telles solutions sont acides.

Comment différentes substances affectent-elles le pH ?

Beaucoup de substances n’ont aucune influence sur le pH d’une solution. Ainsi, ni le saccharose (sucre) C12H22O11, ni le sel de table NaCl, ne rendront l’eau plus acide ou plus alcaline. En d’autres termes, si nous ajoutons du sucre ou du sel de table à une solution, la concentration en ions H+ ou OH dans cette solution ne changera pas.

Certaines substances dissoutes dans l’eau vont ajouter des ions H+ ou OH à la solution. Par exemple, l’acide citrique H3C6H5O7 de l’expérience se scinde en ions C6H5O73− et H+ . Ce dernier diminue le pH de la solution.

D’autres substances absorbent les ions H+ ou OH de l’eau. Par exemple, le Na2CO3 se divise en ions Na+ et CO32− en solution. Les ions CO32− prennent le H+ de l’eau pour former des ions HCO3. En conséquence, de nouveaux OH apparaissent dans la solution et son pH augmente.

Quelles substances ont quel pH ?

Les substances de la vie quotidienne ont des valeurs de pH très différentes.

Les nettoyants pour canalisation ont un pH très élevé. Cela rend les résidus organiques instables, et plus faciles à éliminer.

Les carbonates (semblables au NaHCO3 et au Na2CO3) dissous dans l’eau océanique ont un pH légèrement supérieur à 8.

Les aliments à faible pH ont souvent un goût acide. Mais de nombreuses boissons avec un pH très inférieur à 7 ne paraissent pas acides du tout.

Le pH de l’acide gastrique est très bas. Ce milieu acide est indispensable aux enzymes gastriques pour bien digérer les aliments que l'on consomme.

Pourquoi le liquide change-t-il de couleur ?

Pour récapituler : nous avons préparé cinq gobelets en plastique jetables contenant chacun une petite quantité de substances différentes, puis nous avons ajouté la solution de bleu de thymol à chacun d’eux. Comme chaque gobelet contenait une substance différente, les molécules de bleu de thymol se sont retrouvées dans des environnements très diversifiés, et se sont donc comportées différemment.

Analysons en détail ce qui s’est passé dans chaque gobelet. Nous appellerons le bleu de thymol « Ind » (indicateur).

Gobelet n°1 (rouge)

Nous avons mis 5 gouttes de solution de bisulfate de sodium NaHSO4 dans le premier gobelet. Une fois dissous dans l’eau, il se dissocie allègrement en trois particules chargées (appelées ions) :

NaHSO4 → Na+ + H+ + SO42-

En conséquence, de nombreuses particules H+ (ions d’hydrogène ou protons) sont libérées dans la solution du gobelet. En raison de la grande quantité de protons H+, l’acidité du milieu augmente, et le bleu de thymol (Ind2--bleu) devient rouge H2Ind.

Gobelet n°2 (orange)

L’acide citrique C6H8O7 du deuxième gobelet se dissocie également dans l’eau, produisant des protons H+. Chacune de ses molécules peut aussi former trois H+ entiers ! Mais contrairement au NaHSO4, l’acide citrique le fait à contrecœur, ce qui explique pourquoi beaucoup moins de H+ est libéré dans la solution du second gobelet, que du premier. Par conséquent, une partie du bleu de thymol devient rouge H2Ind, et une autre partie devient jaune HInd-. Ce mélange de jaune et de rouge, tout comme en peinture, produit du orange.

Gobelet n°3 (jaune)

Dans le troisième gobelet, le mélange d’acide citrique C6H8O7 et de carbonate de sodium Na2CO3 produit encore moins de protons H+. Par conséquent, tout le bleu de thymol dans un tel environnement devient jaune HInd-. En réalité, le milieu dans le troisième gobelet est presque neutre. Vous pourriez penser que nous obtiendrions le même résultat si nous ajoutions simplement le bleu de thymol à un gobelet d’eau plate. Cependant, même une eau potable pure contient du dioxyde de carbone dissous, ce qui rend son milieu légèrement acide. C’est pourquoi nous utilisons un mélange d’acide citrique et de carbonate de sodium. Incidemment, lorsque ces deux substances sont mélangées, du dioxyde de carbone se forme, ce qui provoque la formation de bulles.

Gobelet n°4 (vert)

L’hydrogénocarbonate de sodium NaHCO3 se dissout dans l’eau, en se dissociant en Na+, H+ et en CO32-. Sa solution est légèrement basique. Par conséquent, nous pouvons observer une solution légèrement verte, résultant d’un mélange de HInd- jaune et d’Ind2- bleu.

Gobelet n°5 (bleu)

Dans le dernier gobelet, le bleu de thymol est présent sous sa forme naturelle Ind2- et il est, comme son nom l'indique, bleu – ce qui indique que le milieu dans le gobelet est basique. C’est le résultat de l’interaction de l’eau avec le carbonate de sodium Na2CO3, ce qui donne les ions OH- responsables du milieu basique :

Na2CO3 + H2O → 2Na+ + HCO3- + OH-