Réaction chronomètre à eau pétillante - Historique des versions

WikiSysop : /* Pour aller plus loin */

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‎Pour aller plus loin

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Brusicor02 le 16 décembre 2025 à 11:13

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Brusicor02 le 16 décembre 2025 à 10:34

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‎Processus dans la réaction

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‎Processus dans la réaction

WikiSysop le 16 décembre 2025 à 09:19

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 {| class="unsortable" border="1" align="center" style=" background-color:#fff;margin-left:auto; margin-right:auto; border:1px solid black; width:100%; text-align:center; font-size:100%;"
 |-
-! Indicateur || Couleur acide initiale || Zone de virage (pKa) || Couleur basique finale || Préparation de l'indicateur
+! Indicateur || Couleur acide initiale || Zone de virage (pK<sub>a</sub>) || Couleur basique finale || Préparation de l'indicateur
 |-
 | [[Bleu de bromothymol]] ||bgcolor='#FFFF00'| || 6,0 - (7,30) - 7,6 ||bgcolor='#0000FF'| || 0,1 g dans 16 mL [[NaOH]] 0,01 mol/L + eau complété 250 mL, utiliser quelques gouttes

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 ==Pour aller plus loin==
-* une démonstration de l'effet catalytique du sang sur cette réaction chronomètre : https://www.instagram.com/p/DKIXMbsAgOF/
+* Une démonstration de l'effet catalytique du sang sur cette réaction chronomètre : https://www.instagram.com/p/DKIXMbsAgOF/
-* l'article de JONES et al.<ref name="Jones"/> pour un exemple de mise en place de cette expérience pour une séance de travaux pratique sur la cinétique
+* L'article de JONES et al.<ref name="Jones"/> pour un exemple de mise en place de cette expérience pour une séance de travaux pratique sur la cinétique.

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 * Une fois la solution redevenue acide, on peut tenter d'ajouter de l'hydroxyde de sodium supplémentaire pour débuter un nouveau changement de couleur. Par exemple, en prévoyant plusieurs béchers avec une ou deux gouttes d'hydroxyde de sodium, on peut relancer un cycle rapidement en versant le bécher plein dans un de ces béchers.
 * Au lieu d'eau pétillante, on peut utiliser 200 mL d'eau dans lequel on a ajouté quelques grammes de [[glace sèche|glace carbonique]]{{Pict_BasseTempérature}} : la sublimation refroidit la solution et le dioxyde de carbone gazeux produit se dissout en partie.
 ===Changement d'indicateurs===
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 ===Le dioxyde de carbone dans l'eau===
 * Le dioxyde de carbone est un gaz soluble dans l'eau, des molécules du gaz vont alors passer en solution. <center><math>\rm CO_2 (g) \rightleftharpoons CO_2 (aq) </math></center>
-* Ce dioxyde de carbone dissous est en équilibre avec une petite quantité d'acide carbonique (environ 1 molécule d'acide carbonique formée pour 800 molécules de dioxyde de carbone dissous<ref name="Soli"> Alan L. SOLI et Robert H. BYRNE. « CO<sub>2</sub> system hydration and dehydration kinetics and the equilibrium CO<sub>2</sub>/H<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> ratio in aqueous NaCl solution ». ''Marine Chemistry'' 78, nᵒ 2 ('''2002'''): pp 65‑73. https://doi.org/10.1016/S0304-4203(02)00010-5.
+* Ce dioxyde de carbone dissous est en équilibre avec une petite quantité d'acide carbonique (environ 1 molécule d'acide carbonique formée pour 800 molécules de dioxyde de carbone dissous<ref name="Soli"> Alan L. SOLI et Robert H. BYRNE. « CO<sub>2</sub> system hydration and dehydration kinetics and the equilibrium CO<sub>2</sub>/H<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> ratio in aqueous NaCl solution ». ''Marine Chemistry'' 78, nᵒ 2 ('''2002'''): p. 65‑73. https://doi.org/10.1016/S0304-4203(02)00010-5.</ref>) : <center><math>\rm CO_2 (aq) + H_2O(\ell) \rightleftharpoons H_2CO_3 (aq) </math></center>
 </ref>) : <center><math>\rm CO_2 (aq) + H_2O(\ell) \rightleftharpoons H_2CO_3 (aq) </math></center>
 * Cet équilibre est '''lent''' et il est affecté par la température : plus la température est basse, plus le passage d'une forme à l'autre est lent.
 * Cette conversion est tellement lente qu'elle affecte nos échanges de dioxyde de carbone entre le sang et les organes (poumons compris), nécessitant l'usage d'une enzyme ([https://fr.wikipedia.org/wiki/Anhydrase_carbonique anhydrase carbonique]) présente à la surface de nos globules rouges pour accélérer l'entrée et la sortie du dioxyde de carbone du sang.<ref name="Shakhashiri"> Bassam Z. SHAKHASHIRI « 6.4 Carbon Dioxide Equilibria and Reaction Rates: Carbonic Anhydrase-Catalyzed Hydration » dans ''Chemical Demonstrations: A Handbook for Teachers of Chemistry'', vol. 2. Univ of Wisconsin Press, '''1985'''. p.122-126 </ref>
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 * Lorsque le pH est inférieur à 8, les ions hydroxydes deviennent négligeables et une autre voie de neutralisation est à l'œuvre :
 ** on forme lentement de l'acide carbonique à partir du dioxyde de carbone dissous : <center><math>\rm CO_2 (aq) + H_2O(\ell) \rightarrow H_2CO_3 (aq) </math></center>
-** la neutralisation de l'acide carbonique peut être considérées instantanées : <center><math>\rm H_2CO_3 (aq) + HO^- (aq) \rightarrow HCO_3^- (aq) + H_2O(\ell) </math></center>
+** la neutralisation de l'acide carbonique peut être considérée instantanée : <center><math>\rm H_2CO_3 (aq) + HO^- (aq) \rightarrow HCO_3^- (aq) + H_2O(\ell) </math></center>
 ** l'ensemble de ces réactions est limité par la première réaction, sa constante de vitesse faible en fait une réaction lente : <center><math> - \frac{\mathrm{d} \left [ \textrm{CO}_2 \right ]}{\mathrm{d} t} = k_{\textrm{CO}_2}  \left [ \textrm{CO}_2 \right ] \textrm{ avec } k_{\textrm{CO}_2}=0,03  \textrm{ s}^{-1} \textrm{ à 25°C}</math></center>

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 ===Le dioxyde de carbone dans l'eau===
 * Le dioxyde de carbone est un gaz soluble dans l'eau, des molécules du gaz vont alors passer en solution. <center><math>\rm CO_2 (g) \rightleftharpoons CO_2 (aq) </math></center>
-* Ce dioxyde de carbone dissous est en équilibre avec une petite quantité d'acide carbonique (environ 1 molécule d'acide carbonique formée pour 800 molécules de dioxyde de carbone dissous<ref> Alan L. SOLI et Robert H. BYRNE. « CO<sub>2</sub> system hydration and dehydration kinetics and the equilibrium CO<sub>2</sub>/H<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> ratio in aqueous NaCl solution ». ''Marine Chemistry'' 78, nᵒ 2 ('''2002'''): pp 65‑73. https://doi.org/10.1016/S0304-4203(02)00010-5.
+* Ce dioxyde de carbone dissous est en équilibre avec une petite quantité d'acide carbonique (environ 1 molécule d'acide carbonique formée pour 800 molécules de dioxyde de carbone dissous<ref name="Soli"> Alan L. SOLI et Robert H. BYRNE. « CO<sub>2</sub> system hydration and dehydration kinetics and the equilibrium CO<sub>2</sub>/H<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> ratio in aqueous NaCl solution ». ''Marine Chemistry'' 78, nᵒ 2 ('''2002'''): pp 65‑73. https://doi.org/10.1016/S0304-4203(02)00010-5.
 </ref>) : <center><math>\rm CO_2 (aq) + H_2O(\ell) \rightleftharpoons H_2CO_3 (aq) </math></center>
 * Cet équilibre est '''lent''' et il est affecté par la température : plus la température est basse, plus le passage d'une forme à l'autre est lent.
-* Cette conversion est tellement lente qu'elle affecte nos échanges de dioxyde de carbone entre le sang et les organes (poumons compris), nécessitant l'usage d'une enzyme ([https://fr.wikipedia.org/wiki/Anhydrase_carbonique anhydrase carbonique]) présente à la surface de nos globules rouges pour accélérer l'entrée et la sortie du dioxyde de carbone du sang.<ref> Bassam Z. SHAKHASHIRI « 6.4 Carbon Dioxide Equilibria and Reaction Rates: Carbonic Anhydrase-Catalyzed Hydration » dans ''Chemical Demonstrations: A Handbook for Teachers of Chemistry'', vol. 2. Univ of Wisconsin Press, '''1985'''. p.122-126 </ref>
+* Cette conversion est tellement lente qu'elle affecte nos échanges de dioxyde de carbone entre le sang et les organes (poumons compris), nécessitant l'usage d'une enzyme ([https://fr.wikipedia.org/wiki/Anhydrase_carbonique anhydrase carbonique]) présente à la surface de nos globules rouges pour accélérer l'entrée et la sortie du dioxyde de carbone du sang.<ref name="Shakhashiri"> Bassam Z. SHAKHASHIRI « 6.4 Carbon Dioxide Equilibria and Reaction Rates: Carbonic Anhydrase-Catalyzed Hydration » dans ''Chemical Demonstrations: A Handbook for Teachers of Chemistry'', vol. 2. Univ of Wisconsin Press, '''1985'''. p.122-126 </ref>
 * L'acide carbonique est un diacide, donc il peut perdre un ou deux ions hydrogènes pour former les ions bicarbonates et carbonates respectivement  :<center><math>\rm H_2CO_3 (aq)  \rightleftharpoons HCO_3^- (aq) + H^+(aq) \rightleftharpoons CO_3^{2-} (aq) + 2 \, H^+(aq) </math></center>
 ===Processus dans la réaction===
-* Lors de l'ajout de l'hydroxyde de sodium, le pH grimpe au delà de 10 et plusieurs réactions de neutralisation produisent simultanément<ref>David M. KERN « The hydration of carbon dioxide ». ''Journal of Chemical Education'' 37, nᵒ 1 ('''1960'''): p.14-23. https://doi.org/10.1021/ed037p14.</ref> :
+* Lors de l'ajout de l'hydroxyde de sodium, le pH grimpe au delà de 10 et plusieurs réactions de neutralisation produisent simultanément<ref name="Kern">David M. KERN « The hydration of carbon dioxide ». ''Journal of Chemical Education'' 37, nᵒ 1 ('''1960'''): p.14-23. https://doi.org/10.1021/ed037p14.</ref> :
 ** un processus rapide consomme directement le dioxyde de carbone dissous : <center><math>\rm CO_2 (aq) + HO^- (aq) \rightarrow HCO_3^- (aq) </math></center>
 ** la transformation des ions bicarbonates en ions carbonates peut être considérée instantanée : <center><math>\rm HCO_3^- (aq) + HO^- (aq) \rightarrow CO_3^{2-} (aq) + H_2O(\ell) </math></center>

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 == Protocole expérimental ==
-[[Image:ChronoRougePhenol.gif|right|frame|upright=0.01|link=|Virage de la réaction chronomètre (vitesse réelle), indicateur rouge de phénol : rose en basique, jaune en acide]]
+[[Image:ChronoRougePhenol.gif|right|frame|upright=0.01|link=|Virage de la réaction chronomètre (température ≈ 5°C, vitesse réelle), indicateur rouge de phénol : rose en basique, jaune en acide]]
 ===Préparation en amont===
 *Refroidir l'eau pétillante à une température proche de 4°C, au réfrigérateur ou dans un bain de glace.
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 == Explications ==
-[[Image:ChronoEauPetillanteYamada.gif|right|frame|upright=0.01|link=|Virage de la réaction chronomètre (vitesse réelle), indicateur universel : arc-en-ciel de jaune (pH~6) à violet (pH>10)]]
+[[Image:ChronoEauPetillanteYamada.gif|right|frame|upright=0.01|link=|Virage de la réaction chronomètre (température ≈ 5°C, vitesse réelle), indicateur universel : arc-en-ciel de jaune (pH~6) à violet (pH>10)]]
 ===Le dioxyde de carbone dans l'eau===
 * Le dioxyde de carbone est un gaz soluble dans l'eau, des molécules du gaz vont alors passer en solution. <center><math>\rm CO_2 (g) \rightleftharpoons CO_2 (aq) </math></center>
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 ===Processus dans la réaction===
-* Lors de l'ajout de l'hydroxyde de sodium, le pH grimpe au delà de 10 et plusieurs réactions de neutralisation produisent simultanément :
+* Lors de l'ajout de l'hydroxyde de sodium, le pH grimpe au delà de 10 et plusieurs réactions de neutralisation produisent simultanément<ref>David M. KERN « The hydration of carbon dioxide ». ''Journal of Chemical Education'' 37, nᵒ 1 ('''1960'''): p.14-23. https://doi.org/10.1021/ed037p14.</ref> :
 ** un processus rapide consomme directement le dioxyde de carbone dissous : <center><math>\rm CO_2 (aq) + HO^- (aq) \rightarrow HCO_3^- (aq) </math></center>
 ** la transformation des ions bicarbonates en ions carbonates peut être considérée instantanée : <center><math>\rm HCO_3^- (aq) + HO^- (aq) \rightarrow CO_3^{2-} (aq) + H_2O(\ell) </math></center>
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 {{Refs}}
 <references />
 {{droite|<small>Merci à ''brusicor02'' pour cette contribution.</small>}}

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 ** un processus rapide consomme directement le dioxyde de carbone dissous : <center><math>\rm CO_2 (aq) + HO^- (aq) \rightarrow HCO_3^- (aq) </math></center>
 ** la transformation des ions bicarbonates en ions carbonates peut être considérée instantanée : <center><math>\rm HCO_3^- (aq) + HO^- (aq) \rightarrow CO_3^{2-} (aq) + H_2O(\ell) </math></center>
-** l'ensemble de ces réactions est limité par la première réaction, sa constante relativement élevée en fait une réaction plutôt rapide : <center><math> - \frac{\mathrm{d} \left [ \textrm{CO}_2 \right ]}{\mathrm{d} t} = k_{\textrm{HO}^-} \left [ \textrm{HO}^- \right ] \left [ \textrm{CO}_2 \right ] \textrm{ avec } k_{\textrm{HO}^-} =8500 \textrm{ mol}^{-1} \cdot \textrm{L}^{1} \cdot \textrm{s}^{-1} \textrm{ à 25°C}</math></center>
+** l'ensemble de ces réactions est limité par la première réaction, sa constante de vitesse relativement élevée en fait une réaction plutôt rapide : <center><math> - \frac{\mathrm{d} \left [ \textrm{CO}_2 \right ]}{\mathrm{d} t} = k_{\textrm{HO}^-} \left [ \textrm{HO}^- \right ] \left [ \textrm{CO}_2 \right ] \textrm{ avec } k_{\textrm{HO}^-} =8500 \textrm{ mol}^{-1} \cdot \textrm{L}^{1} \cdot \textrm{s}^{-1} \textrm{ à 25°C}</math></center>

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 [[Catégorie:Chimie]][[Catégorie:Cinétique]][[Catégorie:Vidéo]]{{Réalisation facile}}
-{{Article en travaux}}
+{{Article à relire}}
 Les sodas et les eaux gazéifiées sont rendus pétillants grâce à la dissolution d'un gaz sous pression : le [[dioxyde de carbone]]. Une partie de ce dioxyde de carbone est converti en acide carbonique, d'où le goût acide de ces boissons.