Le liquide magique

Comment obtenir des couleurs pHantastiques

Difficulté :
Danger :
Durée :
10 minutes
Le liquide magique

Réactifs

Sécurité

  • Portez des gants et des lunettes de protection.
  • Réalisez l expérience sur la feuille de protection.
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

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

Les couleurs des solutions dépendent de leur pH, et leurs valeurs exactes de pH peuvent être influencées 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 différentes. Vous pouvez varier l’expérience en rendant les solutions dans les gobelets plus saturées (en ajoutant plus de réactif) ou en augmentant/diminuant la température de l’eau et vous observerez comment la couleur du liquide change. Essayez également d’utiliser de l’eau pure, en bouteille et non gazeuse. L’eau du robinet, l’eau gazéifiée ou l’eau avec tout type d’additifs a souvent un pH non neutre.

Instructions pas à pas

Vous pouvez imaginer les molécules d’eau comme étant constituées de deux parties : les ions H+ et les ions OH. Ces parties existent dans la vraie vie, mais une fois qu’elles se rencontrent, elles forment de l’eau H2O. Un indicateur de pH, comme le bleu de thymol, indique s’il y a un excès de l’un ou l’autre de ces composants dans une solution donnée. Si le bleu de thymol dans une solution est jaune, alors les ions H+ et OH dans cette solution sont équilibrés.

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De nombreux composés peuvent soit ajouter directement des ions H+ ou OH à une solution, soit extraire H+ ou OH des molécules d’eau H2O. Cela déplace l’équilibre H+\OH- de la solution. Voyons si l’un de vos trois échantillons de composés peut le faire.

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Ajoutez un peu de votre solution d’indicateur de pH à vos échantillons et voyez ce qui se produit.

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Waouh ! La situation change de couleur !

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Le gobelet contenant le NaHSO4 est devenu rouge. Cela signifie que le NaHSO4 a provoqué un excès d’ions H+ dans la solution. En fait, le coupable est le même « H » qui se trouve au centre de la formule NaHSO4 !

Le gobelet contenant le NaCl n’a pas fait changer la couleur du bleu de thymol. En effet, il n’a contribué à ajouter ni H+, ni OH à la solution, laissant ainsi l’équilibre intact.

Le gobelet contenant le Na2CO3 est devenu bleu. Cela signifie que le~Na2CO3 a provoqué un excès d’ions~OH dans la solution. Comment cela s’est-il produit ? La partie CO32− de Na2CO3 a tendance à se lier assez fortement à H+. À tel point qu’il peut même lui arracher des molécules de H2O, laissant derrière lui un excès d’ions OH.

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

Le gobelet contenant le NaHSO4 est devenu rouge . Cela signifie que le NaHSO4 a provoqué un excès d’ions H+  dans la solution. En fait, le coupable est le même « H » qui se trouve au centre de la formule NaHSO4 !

Le gobelet contenant le NaCl n’a pas fait changer la couleur du bleu de thymol . En effet, il n’a contribué à ajouter ni H+ , ni OH  à la solution, laissant ainsi l’équilibre intact.

Le gobelet contenant le Na2CO3 est devenu bleu \ inlinepic{bluecup}. Cela signifie que le Na2CO3 a provoqué un excès d’ions OH  dans la solution. Comment cela s’est-il produit ? La partie CO32− de Na2CO3 a tendance à se lier assez fortement à H+. À tel point qu’il peut même lui arracher des molécules de H2, laissant derrière lui un excès d’ions OH .

Pour définir exactement l’ampleur du déséquilibre H+ /OH , les chimistes utilisent une échelle appelée « pH ». L’eau pure  a un pH de 7. Les valeurs inférieures à 7 représentent un excès d’ions H+ et sont appelées « acides », tandis que les valeurs supérieures à 7 indiquent qu’il y a un excès d’ions OH et sont appelées « basiques ».

Il n’est pas toujours évident de savoir quel effet un composé aura sur le pH. Par exemple, si NaHSO4 contribue avec H+ à abaisser le pH et si Na2CO3 supprime H+, élevant ainsi le pH, quel effet le bicarbonate de sodium, de formule NaHCO3, aura-t-il ? Essayez et voyez par vous-même !

Ça, c’est intéressant !

Pourquoi le liquide change-t-il de couleur ?

Pour récapituler : nous avons préparé trois gobelets en plastique jetables, contenant chacun une petite quantité d’une substance différente, à laquelle on a ensuite ajouté la solution de bleu de thymol. Étant donné que chaque gobelet contient une substance différente, les molécules de bleu de thymol se retrouvent dans des environnements plutôt différents, et se comportent donc différemment dans chacun d’eux.

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 versé une grande cuillère de solution d'hydrogénosulfate de sodium NaHSO4 dans le premier gobelet. Lorsqu’il est dissous dans l’eau, celui-ci se dissocie volontiers en trois particules chargées (appelées des ions) :

NaHSO4 → Na+ + H+ + SO42−

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

Gobelet 2 (jaune)

Dans le deuxième gobelet, tout le bleu de thymol devient HInd jaune.C'est parce que le milieu dans le deuxième gobelet est presque neutre. En effet, le chlorure de sodium se dissocie complètement en ions Na+ et Cl, et comme vous pouvez le voir, il n’y a pas de protons H+ ou d’hydroxyle OH pour rendre le milieu basique ou acide.

NaCl → Na+ + Cl

Gobelet 3 (bleu)

Dans le dernier gobelet, le bleu de thymol est présent sous la forme dont il tire son nom – bleu, ce qui indique que le milieu dans le gobelet est basique. Ceci est le résultat de l’interaction de l’eau avec le carbonate de sodium Na2CO3, qui donne les ions OH responsables du milieu basique. L’indicateur devient ainsi Ind2− :

Na2CO3 + H2O → 2Na+ + HCO3 + OH