Le pingouin d’amidon

Fabriquez du plastique d’amidon !

Difficulté :
Danger :
Durée :
12 heures
Le pingouin d’amidon

Réactifs

Sécurité

  • Portez des gants et des lunettes de protection.
  • Réalisez l’expérience sur le plateau en plastique.
  • Retirez les gants de protection avant d’allumer la baguette (étape 2).
  • Gardez un bol d’eau près de vous lorsque vous travaillez avec du feu.
  • Tenez les cheveux et les objets inflammables éloignés des flammes.
  • Placez le brûleur sur le dessous de plats en liège. Ne touchez pas le brûleur après l’expérience : attendez qu’il refroidisse.
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

Le mélange s’est bien épaissi. Ne va-t-il pas coller au bécher ?

Si le mélange a épaissi, cela signifie que vous avez tout fait correctement ! Continuez à remuer et laissez le bécher sur le feu. Le mélange devrait éclaircir dans environ 15 à 20 minutes.

Le mélange épaissi est difficile à remuer.

Utilisez une serviette ou un chiffon épais pour maintenir le bécher en place d’une main. Cela devrait vous aider à mélanger avec l’autre main.

À quelle fréquence devrais-je remuer le mélange épaissi ?

Remuez le mélange toutes les 3-4 minutes. Essayez de remuer les morceaux afin que les grumeaux disparaissent et que la texture soit aussi uniforme que possible.

Le pingouin a mis des heures à sécher et il est encore collant. Pourquoi ?

Dans certains cas, par exemple si votre zone de travail est exposée aux courants d’air, il est possible que le mélange ne soit pas suffisamment monté en température lorsque vous l’avez chauffé sur le poêle. Il faudra donc plus de temps au mélange pour se solidifier. Cela peut même l’empêcher de se solidifier complètement quelque soit le temps que vous ayez passé à le chauffer. Il est alors préférable de recommencer l’expérience, en veillant à ce que la pièce ne soit pas exposée aux courants d’air et que le mélange chauffe de manière uniforme et efficace.

Je n’ai pas eu le temps de verser le mélange dans le moule. Il s’est solidifié dans le bécher. Que faire ?

Ne vous inquiétez pas ! Essayez d’abord de réchauffer le contenu du bécher. Dès que le mélange est à nouveau liquide, versez-le immédiatement dans le moule. L’amidon se solidifie en refroidissant.

Si cela ne fonctionne pas, recommencez l’expérience en chauffant le mélange moins longtemps.

Je sais que les pommes de terre contiennent de l’amidon. Puis-je les utiliser pour cette expérience ?

Bien sûr ! À condition d'en extraire d’abord l’amidon.

Prenez une pomme de terre crue (une pomme de terre de taille moyenne devrait convenir) et râpez-la dans un bol. Ajoutez 150 ml d’eau et agitez pendant 5 minutes.

Couvrez votre bécher de deux couches de gaze et filtrez soigneusement le liquide dans le bécher. Pressez la gaze et mettez les pommes de terre râpées de côté. Vous n'avez besoin que de l’eau de pomme de terre pour extraire l’amidon.

Laissez l’amidon reposer pendant environ 20 minutes. Petit à petit, l’amidon va se déposer au fond du bécher. L’eau peut acquérir une teinte brune.

Videz délicatement l’excès d’eau. La majeure partie de l’amidon aura précipité au fond du bécher. Néanmoins, évitez d’agiter l’eau autant que possible.

Vous disposez maintenant de l'amidon nécessaire pour fabriquer un pingouin  !

J’aimerais recommencer l’expérience, mais je n’ai plus de réactifs. Que faire ?

Tout d’abord, consultez la rubrique FAQ pour savoir comment extraire l'amidon d’une pomme de terre ! Vous aurez également besoin d’acide citrique (que vous trouverez peut-être dans votre cuisine) et de glycérol que vous pouvez vous procurer en vente libre.

Après avoir obtenu votre amidon, versez environ 1 g (une demi-cuillère à café) d’acide citrique et 4 à 5 ml de glycérol dans le bécher. Ajoutez 20 ml d’eau et quelques gouttes de bleu de thymol, ou de tout autre colorant alimentaire. Et voilà votre mélange ! Placez le bécher sur le diffuseur de flamme et continuez l’expérience en suivant les instructions.

Puis-je toucher le pingouin inachevé sans gants ? Et quand il est terminé ?

Il s’agit d’une expérience chimique. Elle doit donc être menée avec l’équipement de protection approprié.

Vous pouvez jouer en toute sécurité avec le pingouin une fois qu’il est sec. Remarque : si vous avez utilisé de l’orange méthylique dans votre expérience, évitez toutefois de toucher le pingouin sans gants.

Puis-je garder mon pingouin ?

Oui. Mais au fil du temps, il se dessèchera et rétrécira. Au bout d'un certain temps, il peut même se fissurer. Heureusement, vous pourrez toujours réessaye l’expérience en utilisant des ingrédients que vous avez probablement déjà dans votre cuisine !

Le bécher est sur le poêle. Cela dégage de la vapeur et une faible odeur. Est-ce que tout est normal ?

Tout va bien ! Cette vapeur est de l’eau du mélange chauffé et la légère odeur est causée par les produits de réaction capturés dans la vapeur.

Le mélange peut-il épaissir à nouveau après s’être fluidifié ?

Cela peut arriver si vous laissez le bécher sur le poêle pendant plus de 25 minutes et que trop d’eau s’évapore. Si cela se produit, nous vous recommandons de recommencer l’expérience depuis le début.

Comment puis-je m’assurer que le mélange est suffisamment liquide pour être versé dans le moule en plastique ?

S'il n'y a pas de gros grumeaux dans le mélange et s’il est facile à remuer et coule facilement, vous pouvez le verser dans le moule en plastique.

J’ai versé le mélange dans le moule en plastique. Comment faut-il nettoyer le bécher ?

Vous pouvez nettoyer le bécher en le laissant tremper dans de l’eau chaude ou bouillante pendant 15 minutes. Toute trace résiduelle du mélange devrait alors être facile à nettoyer. Vous pourrez ensuite utiliser le bécher pour vos autres expériences !

Instructions pas à pas

Pour fabriquer du plastique d’amidon, les trois principaux composants dont vous avez besoin sont : du glycérol, un acide et l’amidon lui-même.

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À présent, il vous suffit simplement de chauffer le mélange.

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Au début, le mélange devient extrêmement visqueux. C’est parce que l’amidon se dissout complètement dans l’eau, et qu’il est très doué pour fabriquer des solutions visqueuses.

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Lorsque le mélange redevient liquide, vous pouvez le verser dans le moule et le laisser refroidir pour se solidifier.

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Profitez de votre figurine caoutchouteuse – mais solide – en plastique d’amidon !

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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

La plupart des plastiques sont des polymères : des molécules très longues , faites de nombreuses petites parties semblables, les monomères . Pour fabriquer des plastiques on assemble les monomères  de façon à conférer à la chaîne de polymère les propriétés voulues : solidité et élasticité.

L’amidon est aussi un polymère, mais ses molécules  sont beaucoup trop longues pour créer un bon plastique : trop rigide il s’effondrerait bien avant de se solidifier complètement. Pour y remédier, il faut, à l’inverse de la polymérisation habituellement utilisée pour faire du plastique, raccourcir les chaînes de polymère. Les molécules d’amidon peuvent être coupées en petits bouts à l’aide d’acide . Lorsque les chaînes sont de la bonne dimension, le plastique liquide peut être versé dans un moule pour refroidir et se solidifier.

Les plastiques habituels sont issus de produits du pétrole, une ressource limitée, tandis que l’amidon de plastique est dérivé du maïs, des pommes de terre et d’autres plantes. Les plastiques d’amidon (et autres bioplastiques), bien qu’encore rares, font donc de plus en plus partie de la famille des plastiques.

Qu’est-ce que l’amidon ?

L’amidon est un composé naturel largement utilisé dans le secteur agroalimentaire, les industries techniques et pharmaceutiques. Les pommes de terre et le maïs sont les sources les plus courantes d’amidon, mais il est également produit à partir de riz, de blé et de sorgho.

L’amidon appartient à la famille des glucides. Les glucides sont essentiels à la vie humaine. Nous ne pourrions pas survivre sans eux. Vous connaissez peut-être déjà des glucides tels que le saccharose, le glucose et le fructose qui donne leur goût sucré aux fruits. En outre, le sucre blanc cristallisé est constitué de cristaux de saccharose. L’amidon, toutefois, étant un polymère, diffère quelque peu de ces sucres.

Qu’est-ce qu’un polymère ?

Les polymères sont des composés chimiques constitués de très longues chaînes d’atomes. Ces chaînes sont généralement composées de petites unités fortement liées, appelées des monomères.

Une telle comparaison n’est pas fortuite : en effet, une molécule de polymère ressemble étroitement à une chaîne composée de nombreux maillons. Les molécules de polymère ont tendance à être assez flexibles et, dans une solution, elles peuvent s’emmêler dans des structures étranges et des nœuds.

Alors que de nombreux glucides ont un goût sucré, l’amidon est assez insipide. Néanmoins, si vous gardez dans votre bouche un morceau de féculent non sucré (comme du pain ou des pommes de terre) pendant un certain temps, vous commencerez à remarquer une légère douceur. Cela se produit lorsque la salive commence à décomposer les longues chaînes d’amidon en molécules plus petites, qui sont essentiellement des sucres.

Qu’advient-il de l’amidon ?

Comme nous venons de le découvrir, les molécules d’amidon peuvent se décomposer partiellement lorsqu’elles sont exposées à la salive. Les liaisons entre les maillons de l’amidon peuvent également être décomposées par l’exposition à une solution acide aqueuse.

C’est exactement ce que nous faisons dans cette expérience. Au début, l’amidon est structurellement assez complexe : ses nombreuses longues chaînes sont enchevêtrées, et à certains endroits, ces enchevêtrements sont « cousus » ou reliés entre eux par l’intermédiaire de « ponts » entre les chaînes principales. L’acide brise ces liens, allant même jusqu’à briser certaines des longues chaînes elles-mêmes.

En conséquence, la structure de l’amidon est quelque peu modifiée et se transforme d’un composé solide en une masse moulable.

Pourquoi l’amidon forme-t-il d’abord une masse grumeleuse, pour ensuite seulement se transformer en un liquide épais ?

L’effet de l’acide sur l’amidon évolue progressivement. Au début, lorsqu’elles sont chauffées, les petites particules d’amidon s’agrègent en une grosse masse. La masse devient assez dense et difficile à remuer. Cependant, l’acide décompose progressivement les liaisons qui unissent les particules d’amidon et la masse se transforme en une masse épaisse et visqueuse, devenant lentement assez fluide.

Pourquoi le liquide se solidifie-t-il en une masse malléable ?

Cela se produit pour deux raisons :

D’abord, avec le temps, le liquide se refroidit et les molécules d’amidon deviennent moins mobiles. Elles s’installent ensemble étroitement dans des structures serrées.

Deuxièmement, le matériau commence à sécher. Comme il reste de moins en moins de molécules d’eau entre les molécules d’amidon, l’amidon commence à durcir et à s’épaissir, passant progressivement d’un liquide à un matériau souple.

Suivi

Un pingouin blanc, c’est bien – mais peut-être aimeriez-vous lui ajouter de la couleur ? Si tel est le cas, vous pouvez procéder de plusieurs manières. Par exemple, vous pouvez ajouter un colorant à l’étape~1, lorsque vous allez recommencer l’expérience. Vous pouvez utiliser un peu de colorant alimentaire si vous prévoyez de garder votre pingouin. Pour obtenir une couleur orange superbe et vibrante, vous pouvez ajouter quelques gouttes de méthylorange  qui est fourni, mais il ne faudra pas toucher le~pingouin à mains nues.

Vous pouvez également plonger rapidement votre pingouin dans la solution de diiode que vous avez préparée pour une autre expérience de ce coffret et observer ce qui se produit ! N’oubliez pas de porter des gants de protection.

Ça, c’est intéressant !

Pourquoi le pingouin est-il plutôt spongieux ?

En fait, cela est dû à la glycérine. La glycérine arrête le processus de durcissement ou d’épaississement. Sans elle, le mélange aurait continué à s’épaissir et notre matériau serait devenu aussi solide et fragile qu’un biscuit friable. Une fois sèche, la figurine serait simplement tombée en miettes !

Pour éviter que cela ne se produise, nous devions partiellement séparer les molécules d’amidon les unes des autres. Comme l’eau s’évapore facilement, elle ne peut pas servir à cette fin. Alors que la glycérine, elle, le peut. Même si la glycérine est plus lourde que l’eau, ses molécules sont tout aussi à l’aise parmi les molécules d’amidon. De plus, comme la glycérine ne s’évapore pas aussi facilement que l’eau, elle peut agir pour protéger la consistance plastique du matériau. En ce sens, la glycérine peut donc être appelée un plastifiant.