Bicarbonate
de soude et vinaigre
Réaction et démonstrations
"Le
bicarbonate de soude et le vinaigre
peuvent donner lieu à des réactions drôles
et même spectaculaires ! "
Bicarbonate
de soude et vinaigre, qui n'a pas ces produits chez soi ? On trouve ces
produits partout. De plus, ces matériaux sont sécuritaires au point de
départ et ils le sont toujours à la fin de la réaction. Cela explique
sans doute pourquoi cette réaction est populaire et l'une des
premières à laquelle les gens sont exposés.
En fait, la réaction
chimique bicarbonate de soude et vinaigre est utilisée fréquemment
pendant les cours de science, dans les écoles publiques jusqu'aux
universités pour démontrer et analyser les réactions chimiques.
Cette réaction aux utilisations variées est utilisée de plusieurs
façons à la maison ou à l'école. Nous traiterons ici de:
Description
de la réaction chimique bicarbonate de soude et vinaigre
Le bicarbonate de soude, un produit chimique pur nommé sodium de
bicarbonate a la formule suivante :
NaHCO3
Lorsque dissout dans l'eau, le bicarbonate de soude se sépare en sodium
(Na+) et en ions de bicarbonate (HCO3-)
:
NaHCO3
---> Na+ (aq) + HCO3-
(aq)
Dans l'eau, le vinaigre, une solution faible en acide acétique (5%), se
dissout partiellement en hydrogène (H+) et en
ions d'acétate (CH3COO-) :
CH3COOH
<--> H+ (aq) + CH3COO-(aq)
La
réaction bicarbonate de soude et vinaigre est en fait le résultat de
DEUX réactions : une réaction acide de base suivie d'une réaction de
décomposition.
Quand les deux ingrédients sont mélangés, les ions d'hydrogène (H+)
du vinaigre réagissent avec les ions de bicarbonate du bicarbonate de
soude pour former un nouveau produit chimique appelé l'acide carbonique
(H2CO3).
H+
+ HCO3-
---> H2CO3
L'acide carbonique ainsi formé se décompose immédiatement en un gaz, le
dioxyde de carbone (CO2), et en eau (H2O).
H2CO3
---> H2O + CO2
C'est
le dioxyde de carbone qui est responsable de la formation de bulles et
de mousse dès qu'on mélange du bicarbonate de soude et du vinaigre.
En utilisant les structures moléculaires des ingrédients impliqués, la
réaction chimique peut être écrite comme suit :
ions
de bicarbonate + ions
d'hydrogène ---> eau
+ dioxyde de carbone
Cependant, l'ensemble de la réaction est fréquemment écrite comme suit:
NaHCO3 (aq) + CH3COOH (aq)
---> CO2 (g) + H2O
(l) + CH3COONa (aq)
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Bicarbonate
de soude et vinaigre - Lancement d'une fusée
Vous
pouvez soit fabriquer votre propre fusée - alimentée de bicarbonate de
soude et vinaigre - à partir d'articles provenant de la maison, soit
vous procurer un ensemble de science qui permet de lancer une petite
fusée en plastique à environ 33 mètres (100 pieds) dans les airs.
La
méthode de fabrication maison requiert un petit contenant pour
pellicule vide (celui de Fuji film fonctionne bien), du vinaigre et du
bicarbonate de soude.
Attention : faites cette expérience à l'extérieur et portez des
lunettes protectrices.
- Enlevez le couvercle du contenant pour
pellicule et remplissez-le à
fond de bicarbonate de soude.
- Ajoutez deux cuillères à thé de vinaigre dans
le contenant.
- Placez soigneusement le couvercle sur le
contenant et poussez fermement pour assurer une bonne étanchéité.
- Renversez rapidement le contenant, la tête en
bas. Placez-le sur une surface à niveau et reculez-vous
D'ici
quelques secondes, le contenant sera propulsé dans les airs. Cela est
dû à l'accumulation de la pression causée par la formation du gaz, le
dioxyde de carbone.
Si le contenant ne lève pas, changez de
contenant. Essayez d'en trouver un avec un couvercle qui offre une
meilleure adhérence.
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Bicarbonate
de soude et vinaigre - Fabrication d'une bombe «bulle»
Plutôt
que de lancer un contenant pour pellicule, vous pouvez faire éclater un
sac en plastique clair avec le gaz dioxyde de carbone provenant de la
réaction bicarbonate de soude et vinaigre. Tout ce dont vous avez
besoin est un sac à sandwich de type Ziplock et une serviette en papier.
Attention : faites cette expérience à l'extérieur et portez des
lunettes protectrices.
- Placez
une cuillère à table et demie de bicarbonate de soude au centre de la
serviette en papier et pliez la serviette en un petit carré, de manière
à garder la poudre à l'intérieur.
- Mettez une demi-tasse de vinaigre et un quart
de tasse d'eau tiède dans le sac Ziplock.
- Insérez
la serviette de papier dans l'ouverture du sac Ziplock mais EMPÊCHEZ-la
de tomber dans la solution en pinçant le haut du sac.
- Fermez le sac Ziplock au complet, puis laisse
tomber la serviette de papier dans la solution de vinaigre et d'eau
tiède.
Le
sac se remplira de gaz dioxyde de carbone et éclatera en faisant un
bang, alors, il est important d'être dehors ou de faire l'expérience
dans un évier…
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Bicarbonate
de soude et vinaigre - Éruption d'un volcan
La
mousse et le pétillement produits par la réaction bicarbonate de soude
et vinaigre peuvent être utilisés pour démontrer une éruption
volcanique.
Vous aurez besoin d'un modèle de volcan fait de
pâte à modeler ou de plâtre de Paris dans lequel il y aura un puits
central capable de loger le contenant dans lequel les réactifs seront
placés.
- Mettez deux cuillerées à table de bicarbonate
de soude dans le contenant situé dans le puits du volcan.
- Afin
de rendre la démonstration plus réaliste, ajoutez quelques gouttes de
colorant alimentaire à un quart de tasse d'eau tiède et ajoutez le tout
au bicarbonate de soude.
- Ajoutez une demi-tasse de vinaigre au mélange
et observez l'éruption volcanique.
N.B. Vous aurez besoin de plusieurs serviettes de papier pour nettoyer
les dégâts à la suite de cette démonstration.
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Démonstration
de la stœchiométrie d'une réaction chimique
bicarbonate
de soude et vinaigre
Voici
façon fréquemment utilisée pour démontrer la stœchiométrie de la
réaction chimique bicarbonate de soude et vinaigre. Placez l'ouverture
d'un ballon gonflable contenant du bicarbonate de soude sur une
bouteille d'eau en plastique propre dans laquelle on a versé du
vinaigre. Le bicarbonate de soude contenu dans le ballon tombe dans la
bouteille et se mélange au vinaigre. Les gaz émanant de la
réaction qui s'en suit exercent une pression sur le ballon qui se
gonfle.
Le ballon deviendra plus ou moins gros, selon la quantité
de dioxyde de carbone produit, laquelle est proportionnelle à la
quantité de bicarbonate de soude et de vinaigre utilisée.
- Mettez 1 cuillerée à thé de bicarbonate de
soude (4gr de bicarbonate de sodium) dans le ballon gonflable.
- Versez 4 cuillerées à table de vinaigre (60 ml
à 5% d'acide acétique) dans une bouteille d'eau vide de 1 litre.
- Étirez
l'ouverture du ballon pour la fixer sur la bouteille, puis placer le
ballon de façon à ce qu'il soit complètement vertical afin que tout le
bicarbonate de soude tombe à l'intérieur, sur le vinaigre.
Comparez la grosseur du ballon lorsque vous faites les modifications
suivantes
- Essayez l'expérience en utilisant la MOITIÉ des
quantités du bicarbonate de soude ET de vinaigre
----------------------
- Essayez maintenant en utilisant la MOITIÉ du
bicarbonate de soude mais la MEME QUATITÉ de vinaigre.
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Analyse
de la réaction quant aux changements
de
température, du pH et de la masse
La
réaction bicarbonate de soude et vinaigre peut être observée en
analysant les changements de température, du pH, de la masse et
d'autres paramètres au cours du déroulement de la réaction, jusqu'à la
fin.
Cependant, pour réussir cette analyse adéquatement, il faut un
équipement de laboratoire passablement coûteux qui soit branché à un
ordinateur dédié et doté de logiciels spécialisés. Ce n'est pas une
expérience qui se fait normalement chez soi.
Voici un exemple de lecture des fluctuations de la température dans le
temps durant une réaction :
Notez
que la durée totale de la réaction est de moins d'une minute (environ
26 secondes) et que la température baisse de façon significative durant
la réaction. Ceci est un exemple de réaction endothermique,
c'est-à-dire une réaction qui nécessite de la chaleur pour se produire.
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