La chimie dans la vie quotidienne : 5 expériences à comprendre

La chimie n’est pas seulement une histoire de travaux pratiques au lycée, elle est partout dans l’environnement. Que ce soit dans la cuisine, dans ton corps, chez les végétaux, des réactions se produisent sans cesse.

Comment réaliser une éruption volcanique ?

Matériel

• Bassine
• Petite bouteille
• Sable
• Bicarbonate
• Vinaigre
• Colorant rouge (ou grenadine)

Recette

Pour réaliser l’expérience, place la bouteille debout dans la bassine. Place le sable autour de la bouteille de manière à lui donner l’apparence d’un volcan, tu peux l’humidifier pour qu’il reste mieux en place. Verse une demi-cuillère à soupe de colorant rouge (ou 4 cuillères à soupe de grenadine) dans la bouteille. Puis, ajoute un verre de vinaigre et, enfin, mets rapidement 2 cuillères à soupe de bicarbonate. Attends quelques secondes, et le volcan entre en éruption.

Explication

Lorsqu’on mélange du bicarbonate de soude (pH = 8,4) et du vinaigre (pH = 2,4), il se produit une réaction acido-basique dont la formule est la suivante :

NaHCO_{3 (aq)} + CH₃COOH _(aq) —> CO_{2 (g)} + H₂O _(l) + CH₃COONa _(aq)

On observe une production de gaz, du CO₂, qui, en remontant à la surface de la bouteille, entraîne le reste du liquide avec lui pour donner cet effet d’éruption.

Pour mieux comprendre les réactions acido-basiques, nous te conseillons de jeter un œil à cette vidéo.

Dans la vie quotidienne

Cette réaction peut être très utile en ménage, par exemple, pour déboucher un évier, on verse du bicarbonate de soude dans les canalisations, puis on met du vinaigre, permettant ainsi de déloger les résidus et de dégraisser. On peut aussi utiliser la réaction pour dégraisser ou désodoriser des surfaces. Ce principe s’observe également dans d’autres domaines, comme en pâtisserie où, pour faire gonfler une pâte, on ajoute du bicarbonate qui réagira avec un ingrédient acide et produira du gaz.

Comment révéler le pH avec du chou ?

Matériel

• Feuilles de chou rouge
• Eau chaude
• Plusieurs verres transparents
• Produits du quotidien (citron, vinaigre, soda, bicarbonate de soude…)

Recette

Pour commencer l’expérience, il faudra faire tremper les feuilles de chou rouge dans de l’eau chaude pendant environ 10 minutes. Quand l’eau est devenue violette, enlève les feuilles de chou et filtre les résidus, ce sera notre indicateur naturel. Verse un peu d’eau colorée dans chacun des verres, puis ajoute un produit du quotidien différent dans chaque verre.

Observations et explications

Lorsque l’on ajoute un produit acide comme du vinaigre (pH = 2,4) ou du jus de citron (pH = 2-3), la solution devient rouge ou rose tandis que lorsqu’on ajoute un produit basique comme du bicarbonate de soude (pH = 8,4) le liquide devient bleu-vert. Cela est dû aux anthocyanes, pigments naturellement présents dans le chou, qui sont sensibles à la concentration en ions hydrogènes H⁺. On rappelle ainsi la formule du pH :

pH = -log[H⁺] avec [H⁺] la concentration des ions hydrogène dans la solution

L’effet du sel sur la densité

Matériel

• 2 verres transparents
• Eau
• Sel
• Cuillère
• 2 œufs

Réalisation de l’expérience

Mets la même quantité d’eau dans chacun des verres, dans un des deux verres, ajoute 3 à 4 cuillères à soupe de sel et mélange bien jusqu’à dissolution complète. Casse un œuf dans chaque verre et observe.

Observations et explications

Dans le verre contenant de l’eau pure, l’œuf coule au fond alors que dans celui contenant de l’au salée, l’œuf flotte à la surface. Il faut savoir que l’eau (d = 1 g/mL) est un peu moins dense que l’œuf, c’est pourquoi ce dernier coule au fond du verre. Lorsqu’on dissout du sel (NaCl) dans l’eau, les ions Na⁺ et Cl^– se dispersent dans le liquide, augmentant sa masse totale sans vraiment influencer le volume. Donc, d’après la formule de la densité :

d = ρ/ρ_eau avec ρ = m/V

La densité de l’eau salée est augmentée et, d’après le principe d’Archimède, un objet flotte s’il est moins dense que le liquide dans lequel il se trouve. C’est d’ailleurs pourquoi nous flottons plus facilement dans la mer morte : elle contient une très forte quantité de sel.

Comment faire de l’encre invisible ?

Matériel

• Jus de citron
• Coton-tige
• Feuille de papier
• Bicarbonate
• Bougie ou briquet (pour révélation par chaleur)
• Jus de chou rouge ou curcuma (pour révélation par réaction chimique)

Expérience

Pour une révélation par chaleur, trempe le coton-tige dans du jus de citron et écris le message de ton choix sur la feuille blanche. Attends un peu que la feuille sèche. Enfin, pour révéler ton message, le destinataire devra placer la feuille au-dessus d’une source de chaleur (briquet, bougie ou sous un fer à repasser).

À réaliser sous la surveillance d’un adulte.

Pour une révélation par réaction chimique, il suffit de remplacer le jus de citron par une cuillère de bicarbonate dissous dans un peu d’eau et de passer un coton-tige imbibé de jus de chou rouge ou de curcuma sur la feuille pour faire apparaître le message.

Observations et explications

Quand on utilise la chaleur, le message apparaît brun, car le jus de citron contient des sucres et des acides organiques qui s’oxydent. Quand on utilise la technique de la réaction chimique, c’est le même principe que dans l’expérience de la révélation de pH avec du chou, l’indicateur naturel va réagir au pH basique du bicarbonate et faire apparaître le message grâce au changement de couleur.

Comment faire une pile avec un citron ?

• Un citron
• Un clou en zinc
• Une pièce de monnaie ou un fil en cuivre
• Des fils électriques
• Une petite LED ou un multimètre

Expérience

Roule le citron sur la table pour libérer son jus, enfonce le clou en zinc d’un côté et enfonce la pièce ou le fil en cuivre de l’autre côté. Relier les deux matériaux avec des fils en y ajoutant la LED ou le multimètre comme sur le schéma suivant :

Tu peux également jeter un œil à cette vidéo pour voir cette expérience.

Observations et explications

À la fin du branchement, on devrait observer une faible lumière émanent de la LED ou une tension sur le multimètre de 0,8 à 1 V. En effet, l’acide citrique contenu dans le jus de citron a un rôle d’électrolyte.

L’anode est l’électrode de zinc, il s’y produit une réaction d’oxydation (le zinc s’oxyde et libère des électrons). La formule est la suivante :
Zn -> Zn²⁺ + 2e^–

La cathode est l’électrode de cuivre, il s’y produit une réaction de réduction (les électrons émis par le zinc circulent jusqu’au cuivre). Les ions H⁺ de l’acide citrique captent ces électrons et la formule est :

2H⁺ + 2e^– -> H₂

La différence de potentiel entre les deux métaux permet la production d’électricité, la formule bilan de la pile est :

Zn + 2H⁺ -> Zn²⁺ + H₂