Fiche n°1 : Gonfler sans souffler

Matériel et réactifs

2 craies blanches coupées en morceaux (ou 15 grammes de carbonate de calcium)
un ballon à fond plat de 1 litre
un bouchon muni d'un tube de verre sur lequel est placé un ballon en caoutchouc mince

100 ml de solution d'acide chlorhydrique (HCl) de concentration 2mol/L
un mortier avec son pilon

Sécurité
- Eviter tout contact de la solution acide avec les yeux, la peau, les vêtements
Mode opératoire
- Introduire la solution acide dans une bouteille de 1 litre
- Pulvériser les deux craies dans le mortier à l'aide du pilon
- Introduire la poudre obtenue dans la bouteille
- Coiffer le goulot de la bouteille avec l'embouchure du ballon
Observation et interprétation
- Le ballon se gonfle tout seul sans aide extérieure
- Ceci se fait grâce à la présence de CO₂ (g) obtenu selon l'équation :
Remarques
- Il vaut mieux assouplir le caoutchouc du ballon en le gonflant quelques fois avant l'expérience
- Veiller à ce que l'embouchure du ballon serre suffisamment le goulot de la bouteille
Bibliographie
- R. Moreau, R. Cahay, R.Linard
  Fascicule de présentation : Les énergies et leurs transformations
  Institut de physique de l'ULg au Sart-Tilmant, octobre 1999
- P. Pirson, A. Bribosia, Cl. Martin, A. Tadino
  Chimie, sciences expérimentale, 6^ème rénové, cours 3h
  De Boeck & Larcier, 2^ème édition, Bruxelles, 1990, pg 57-64

Fiche n°2 : Un indicateur d'humidité

Matériel et réactifs
Papier filtre
Vaporisateur d'eau
Solution saturée de chlorure de cobalt (CoCl₂)
Sèche-cheveux
Sécurité
- Aucune précaution requise
Mode opératoire
- Imbiber le papier filtre avec le CoCl₂
- A l'aide du sèche-cheveux, faire sécher le papier filtre. Observer.
- Humidifier le papier filtre avec le vaporisateur d'eau. Observer.
Observation et interprétation
- A l'origine, la papier filtre séché est bleu. Une fois humidifié, il devient rose.
- Les sels métalliques sont souvent avides d'eau, c'est-à-dire qu'ils ont tendance à absorber l'humidité ambiante. certains sels métalliques se colorent ou changent de couleur lorsqu'ils s'humidifient. C'est le cas du chlorure de cobalt, bleu lorsqu'il est sec, rose quand il est humide : Les molécules d'eau ne sont pas chimiquement liées au sel métallique : il n'y a pas de réaction chimique. Ce phénomène d'absorption est totalement réversible. La feuille peut être séchée et humidifiée autant de fois que l'on veut.
Remarques
- Pour saturer le chlorure de cobalt, il est préférable d'utiliser de l'eau chaude.
- Le chlorure de cobalt est souvent utilisé dans des objets censés prévoir le temps en changeant de couleur (cartes postales, bibelots, souvenirs). En réalité, la seule mesure que peut fournir ce genre d'objet est une indication sur l'humidité de l'endroit où il est placé.
Bibliographie
- Ph. Delsate
  Le chlorure de cobalt : un indicateur d'humidité
  ICAFOC - CHIMIE. Mise en oeuvre du nouveau programme de chimie en 5^ème, Namur, 1997.

Fiche n° 3 : Le drapeau belge

Matériel et réactifs

3 berlins de 500 ml
Une grande éprouvette
Une spatule
10 ml de nitrate d'argent 1 M (AgNO₃)

Solution saturée de Na₂S (sulfure de sodium)
Solution saturée de Na₂CrO₄ (chromate de sodium)
Solution saturée de Kl (iodure de potassium)

Sécurité
- Aucune précaution requise
Mode opératoire
- Disposer 3 berlins contenant chacun l'une des trois solutions saturées.
- Ajouter, dans chacun des 3 berlins, quelques ml de AgNO₃
Observation et interprétation
- On obtient 3 précipités formant les couleurs du drapeau belge :
- A gauche, on obtient un précipité noir de Ag₂S selon la réaction :
- Au milieu, un précipité jaune de AgI
- A droite, un précipité rouge de Ag₂CrO₄
Remarques
- Veiller à disposer les 3 berlins de manière à découvrir le drapeau belge lors de l'expérience.
- Pour obtenir les différents précipités, il faut que les produits des concentrations dépassent la valeur du Kps du composé peu soluble.
- On peut obtenir un précipité jaune plus intense en réalisant la réaction suivante :
Bibliographie
- R. Van Elsuwe
  "Les réactions de précipitation et de complexation : expériences"
  Mise en oeuvre du nouveau programme de chimie en 6_ème (1P et 3P)
  ICAFOC - CHIMIE, Namur, 1999, pg. 78.
- P. Pirson, A. Bribosia, Cl. Martin, A. Tadino
  Chimie, science expérimentale, 6^ème rénové/cours 3h.
  De Boeck & Larcier s.a., 1990, pg. 17-39

Fiche n° 4 : Le drapeau français

Matériel et réactifs

Eau salée
3 béchers de 250 ml
Solution d'ammoniaque 2M, NH₄OH
Quelques gouttes de phénolphtaléine

solution aqueuse de NaOH 1M
Solution concentrée de nitrate d'argent, AgNO₃
Solution aqueuse de sulfate de cuivre (II), CuSO₄

Mode opératoire
Les trois béchers sont alignés. On verse :
- La solution aqueuse de CuSO₄ ainsi que quelques gouttes d'ammoniaque dans le premier bécher.
- La solution concentrée de NaCl et quelques ml d'AgNO₃ dans le deuxième bécher
- La solution aqueuse de NaOH et quelques gouttes de phénolphtaléine dans le troisième bécher
Observation et interprétation
- On voit apparaître des couleurs différentes dans chaque bécher; à savoir : bleu, blanc, rouge, les couleurs du drapeau français.
- On obtient le bleu car la réaction entre Cu⁺⁺ et l'ammoniac forme un complexe soluble très stable d'un bleu intense, typique de cette association.
- On obtient le blanc car la réaction entre NaCl et AgNO₃ aboutit à la précipitation du chlorure d'argent (AgCl)
- Le rouge est obtenu car la phénolphtaléine se trouve ne présence d'une base dont le pH vaut 14. La zone de virage de la phénolphtaléine est
Remarque
- Il faut présenter les béchers dans le bon ordre afin d'obtenir le drapeau français
Bibliographie
- P. Pirson, A. Bribosia, Cl. Martin, A. Tadino
  Chimie science expérimentale 6^ème rénové, cours 3h
  De Boeck & Larcier s.a., 1990, pg. 29-34 / 45-53
- P. Depovere
  La chimie exocharmique
  De Boeck - Université. 1996 pg 39.

Fiche n° 5 : L'eau se transforme en vin

Matériel et réactifs
Un berlin et deux tubes à essai
Eau
phénolphtaléine
NAOH 0,1M
HCl 0,1M
Mode opératoire
- Mettre discrètement au fond du berlin, une goutte de phénolphtaléine.
- Y verser 100 ml de NaOH
- Ajouter 120 ml d'HCl
Observation et interprétation
- La solution incolore de NaOH tombant dans le berlin devient rouge et lors de l'ajout d'HCl, elle redevient incolore.
- La phénolphtaléine est un indicateur acide-base. En milieu basique, la couleur est rouge et en milieu acide, la phénolphtaléine est incolore
  Dans un premier temps, le milieu est basique :
  NaOH + phénolphtaléine = rouge
  Dans un deuxième temps, le milieu est alors acide :
  HCl + phénolphtaléine = incolore
Remarques
- La solution peut encore passer au rouge (ou à l'incolore) si on ajoute suffisamment de NaOH (ou d'HCl)
- Il faut bien choisir les quantités et concentrations en NaOH et HCl.
Bibliographie
- D. Walter, F. Carlier
  Initiation à la science : La Chimie
  Gramma-Trécarré, 1983, pg. 21
- P. Pirson, A Bribosia, Cl. Martin, A. Tadino
  Chimie, science expérimentale, 6^ème rénové, cours 3h
  De Boeck & Larcier, 2^ème édition, Bruxelles, pg 102-104

Fiche n° 6 : Arc-en-ciel dans le jus de tomate

Matériel et réactifs
1 cylindre gradué de 100 ml
1 baguette en verre
50 ml d'eau de Brome Br₂ (aq)
50 ml de jus de tomate
Sécurité
- Cette expérience doit se faire sous hotte car les vapeurs de brome sont toxiques
Mode opératoire
- On observe un "arc-en-ciel" dans le jus; il persiste assez longtemps. Depuis la surface, les couleurs se présentent dans cet ordre : orange, jaune, vert, bleu.
- La couleur rouge du jus de tomate est due au lycopène (1) et au ß-carotène (2)
- La couleur est le résultat de l'interaction entre la lumière et la matière. Quand des radiations incidentes sont absorbées, la matière paraît colorée : elle prend la teinte de la couleur complémentaire de la couleur absorbée.
- L'effet "arc-en-ciel" est dû à la suppression progressive des doubles liaisons (plus la molécule comporte de doubles liaisons, plus les radiations absorbées ont une petite fréquence)
- Ici, les atomes de brome se fixent au fur et à mesure sur les doubles liaisons selon la réaction simplifiée :
- En surface, nombreuses liaisons saturées par le brome d'où une coloration orange-jaune.
- Dans le fond, le jus de tomate n'ayant pas encore réagi : coloration rouge due aux nombresues liaisons doubles.
Bibliographie
- P. Delsate, P. Hautier
  Réactions spectaculaires d'oxydoréduction
  Festival des sciences, Louvain-La-Neuve, mars 1999
- P. Depovere
  La chimie exocharmique
  De Boeck-Université, Paris-Bruxelles, 1996, pg. 45 & 46
- Jeunesses scientifiques de Belgique
  Fascicule de l'exposition "Espace chimie"
  Faculté Universitaire de Gembloux, novembre 1998, pg. 25

Fiche n° 7 : Le jus de chou rouge : caméléon chimique

Matériel et réactifs

Tubes à essais
Porte-tubes
Jus de cuisson d'un chou rouge
Solution de HCl 1 M (pH = 0)

Solution tampon (pH = 4)
Eau de chaudfontaine (pH = 7)
Solution de NaOH 0,01 M (pH = 12)
Solution de NaOH 1 M (pH = 14)

Sécurité
- Faire très attention en manipulant les acides et les bases de concentration élevée
Mode opératoire
- Aligner les tubes à essais dans le porte-tubes
- Dans chaque tube, verser une solution de pH différent en respectant l'ordre de pH croissant
- Verser dans chaque solution, une même quantité de jus de chou rouge.
Observation et interprétation
- Le jus de chou rouge prend une couleur différente selon la solution rencontrée.
- En effet, il contient une cyanidine (voir exemple ci-dessous) : cette molécule change de couleur suivant la valeur du pH :
- En conclusion, le jus de chou rouge est un bon indicateur acide-base
Remarques
- Le jus de chou rouge peut être remplacé par de petits morceaux de chou rouge frais.
- Les solutions de pH différents peuvent être remplacées par des jus de fruits frais, du déboucheur d'évier, du produit WC, du vinaigre, de l'eau de Javel, du blanc d'oeuf cru, ...
- Il faut être très vigilent avec les produits choisis car ceux-ci peuvent s'avérer dangereux (Bien lire les étiquettes)
Bibliographie
- A.F. Pierret
  Un indicateur d'acidité naturel : le chou rouge
  Formation continuée en chimie (6^ème Rénové). FUNDP Namur, 1998
- P. Pirson, A. Bribosia, Cl. Martin, A. Tadino
  Chimie, science expérimentale 6^ème Rénové/cours 3h
  De Boeck, 1990, pg. 137 & 138

Fiche n° 8 : Potassium-eau : rencontre explosive

Matériel et réactifs
Erlenmeyer de 1 litre
H₂O (eau)
K (potassium) fraîchement coupé
Phénolphtaléine
Sécurité
- Le morceau de potassium ne doit pas être trop épais
Mode opératoire
- Mettre un fond d'eau dans une grande cuve.
- Couper un petit morceau de potassium (grosseur d'un demi grain de café)
- Le jeter dans l'eau.
Observation et interprétation
- Après une vive explosion, le potassium s'enflamme en réagissant avec l'eau
- L'hydrogène produit s'enflamme au contact de l'oxygène selon la réaction :
Remarques
- Le caractère basique de la solution obtenue peut être mis en évidence en mettant quelques gouttes de phénolphtaléine dans l'eau. Cet indicateur vire au rouge en milieu basique :
- Il est conseillé de prendre un grand erlenmeyer pour canaliser les projections
Bibliographie
- M. Willems et J. Lecoq "
  Chimie 2
  Collection "in rerum natura", Ed. H. Dessain, pg. 17 & 18

Fiche n° 9 : Allumer une bougie avec des glaçons

Matériel et réactifs
Une bougie avec une grosse mèche
Cubes de glace
Morceau de sodium
Ethanol
Sécurité
- Le morceau de sodium ne droit pas être trop gros et doit être tenu éloigné de l'eau.
Mode opératoire
- Placer un tout petit morceau de sodium dans la mèche de la bougie.
- A l'aide des cubes de glace, laisser couler une ou deux gouttes d'eau sur le morceau de sodium.
Observation et interprétation
- La bougie s'enflamme spontanément
- Le sodium réagit violemment avec l'eau et dégage de l'hydrogène selon la réaction exothermique :
- L'hydrogène produit enflamme alors la mèche lorsqu'il entre en contact avec le dioxygène :
Remarque
- On peut aider la mèche à s'enflammer en mettant quelques gouttes d'alcool.
Bibliographie
- P. Depovere
  La chimie exocharmique
  De Boeck-Université, Paris-Bruxelles, 1996, pg. 77
- M. Willems et J. Lecoq "
  Chimie 2
  Collection "in rerum natura", Ed. H. Dessain, 1978, pg. 17 & 18

Fiche n° 10 : Oxydation violente de la gycérine

Matériel et réactifs
Capsule de porcelaine
1,5 ml de glycérine : CH₂OH-CHOH-CH₂OH
Permanganate en poudre : KMnO₄
Sécurité
- Le travail doit se faire sous hotte
Mode opératoire
- Introduire une cuillère à café de permanganate dans une capsule de porcelaine
- Ensuite, verser, en son centre, la glycérine
- Fermer rapidement la hotte
Observations et interprétations
- Le mélange devient liquide puis brûle avec une flamme de couleur jaune
- La glycérine est violemment oxydée selon la réaction globale :
- La chaleur produite par la réaction porte la glycérine à sa température d'auto-inflammation (environ 400°C)
Remarques
- Le permanganate doit être en poudre car s'il est en paillettes, la réaction se fait attendre (parfois 15 min).
- La glycérine est employée à la fabrication de la nitroglycérine (dynamite).
Bibliographie
- GREDIC (J. thibault, D. Davous) - Université Pierre et Marie Curie
  Comment faire un spectacle de chimie?
  Exposition "Graines de chimistes : de l'école à l'Université". Palais de la découverte, Paris, juin 1990.
- P. Delsate, P. Hautier
  Réactions spectaculaires d'oxydo-réduction
  ICAFOC Chimie, Louvain-La-Neuve, 1998
- A. Bruylants, J.-C. Jungers, J. Verhulst
  Chimie générale organique"
  Librairie Universitaire Louvain. Dunod Editeur Paris, 1962, pg. 121-123

Fiche n° 11 : La carotte noire

Matériel et réactifs

Un berlin de 100 ml
Une tige en verre de 30 cm

20 ml d'acide sulfurique (H₂SO₄)
30 ml de sucre impalpable (C₁₂H₂₂O₁₁)

Sécurité
- Il est préférable de travailler sous hotte
- Pour manipuler l'acide sulfurique, porter des gants afin d'éviter d'être brûlé
Mode opératoire
- Remplir le berlin au tiers de sa hauteur avec du sucre impalpable et y ajouter avec prudence, l'acide sulfurique.
- Mélanger soigneusement à l'aide de la tige en verre.
- Dès que le mélange devient noir, tenir la tige verticalement au milieu du berlin.
Observations et interprétation
- Une colonne de carbone monte le long de la tige en dégageant des vapeurs d'eau.
- L'acide sulfurique est un bon agent de déshydratation, ce qui a pour conséquence de décomposer le sucre en carbone (C) et en eau (H₂O). L'équation simplifiée de la réaction fortement exothermique est :
- Les bulles de vapeur d'eau sont en fait piégées par le carbone, ce qui occasionne la montée d'une colonne carbonnée dont le volume est gonflé par la vapeur d'eau.
Remarques
- Le saccharose s'écrivait autrefois sous la forme C₁₂(H₂O)₁₁. C'est pourquoi les glucides s'appelaient "hydrates de carbone".
- Vu le caractère exothermique de la réaction, il y a un dégagement de SO₂ ou SO₃ provoquant une forte odeur.
Bibliographie
- P. Depovere
  La chimie exocharmique
  De Boeck-Université, Paris-Bruxelles, 1996, pg. 76 & 77
- P. Delsate, P. Hautier
  Réactions spectaculaires d'oxydo-réduction
  ICAFOC Chimie, Louvain-La-Neuve. 1998-1999

Fiche n° 12 : La bouteille magique

Matériel et réactifs

Une bouteille de 1 L
500 ml d'eau (H₂O)
Deux cuillères à café de glucose (C₈H₁₂O₆)

250 ml d'hydroxyde de sodium 1M (NaOH)
Quelques grains de bleu de méthylène (BM)

Sécurité
- Aucune précaution requise
Mode opératoire
- Introduire 250 ml de NaOH 1M dans la bouteille
- Y ajouter quelques grains de bleu de méthylène et 2 cuillères à café de glucose.
- Boucher la bouteille et agiter.
Observations et interprétation
- Au départ, la solution est bleue. Si on la laisse reposer, elle devient incolore. Par agitation, on peut reproduire plusieurs fois l'opération et la solution redeviendra bleue
- Quand on agite, l'oxygène de l'air contenu dans la bouteille oxyde le bleu de méthylène qui prend sa coloration bleue :
- Au repos, le glucose (sucre réducteur) réduit le bleu de méthylène qui devient incolore. Cette réaction a donc pour équation :
- Ce phénomène est réversible : on peut répéter plusieurs fois l'opération. Cependant, l'effet s'estompe après plusieurs heures car l'oxygène de la bouteille disparaît petit à petit et ne permet plus l'oxydation du bleu de méthylène.
Remarques
- Ne pas mettre trop de bleu de méthylène car dans ce cas, le glucose met beaucoup trop de temps à retransformer le bleu en incolore.
Bibliographie
- P. Depovere
  La chimie exocharmique
  De Boeck-Université, Paris-Bruxelles, 1996, pg. 43 & 44
- P Delsate, P. Heutier, C. Ottermans, N. Speliers
  Réactions spectaculaires d'oxydo-réduction
  Festival des sciences, Louvain-La-Neuve, mars 1999

Fiche n° 13 : les encres sympathiques

Matériel et réactifs

1 feuille poreuse en papier buvard
1 erlenmeyer
1 spatule
1 balance
2 vaporisateurs
Eau distillée
1 pinceau
Ethanol

Solution de thymolphtaléine (0,5 g dans 20 ml d'éthanol)
Solution de thiocyanate de potassium (2,5 g de KSCN dans 50 ml d'eau distillée)
Solution de NaOH 0,01 M (pH=12)
Solution (acide) de FeCl₃ 0,1 M
De l'acide chlorhydrique concentré (HCl)

Sécurité
- Aucune précaution particulière
Modé opératoire
- Préparer une solution acide de FeCl₃ en ajoutant quelques ml d'HCl à la solution initiale de FeCl₃ de manière à obtenir un pH < 2.
- Quelques jours au préalable, inscrire un message sur une feuille de papier buvard :
  - une première phrase avec la solution de thymolphtaléine.
  - une seconde phrase avec la solution de KSCN (aq)
- Laisser sécher (remarquer que ces deux solutions sont incolores).
- Le jour de l'expérience, humecter la première phrase à l'aide de la solution de NaOH et observer.
- Projeter ensuite la solution acide de FeCl₃ sur toute la feuille. Observer.
Observations et interprétation
- Lors du premier humectage, la première phrase apparaît bleue. Lors du second, la première phrase disparaît tandis que la seconde apparaît en rouge.
- La première phrase apparaît bleue, car en milieu basique (pH > 10,6) la thymolphtaléine apparaît bleue, selon la zone de virage :
- Quand la solution acide de FeCl₃ est projetée :
  - La première phrase redevient incolore car le pH devient < 7 et donc la thymolphtaléine vire à l'incolore.
  - La deuxième apparaît rouge car l'ion Fe⁺⁺⁺ réagit avec l'ion SCN^- pour former un complexe d'un rouge intense :
Bibliographie
- P. Depovere
  La chimie exocharmique
  De Boeck-Université, 1996, pg. 71 & 72
- A. Bribosia, Cl. Martin, P. Pirson, A. Tadino Chimie Science expérimentale 5^ème rénové/cours 3h
  De Boeck, Bruxelles, 1985, pg 72 & 73

Fiche n° 14 : écriture incandescente

Matériel et réactifs

Un flacon de 50 ml
Un pinceau
Un bec bunsen
Une tige en verre

Solution saturée de nitrate de sodium (NaNO₃)
Une feuille de papier recyclé (qui peut basorber la solution)

Sécurité
- Aucune précuation requise
Mode opératoire
- Tracer sur la feuille les caractères voulus à l'aide d'un pinceau trempé dans la solution de nitrate de sodium et laisser sécher.
- Faire sécher la feuille (à l'aide d'un sèche-cheveux par exemple)
- Lors de l'expérience, faire chauffer la tige de verre à l'aide du bec bunsen et toucher à plusieurs endroits les caractères tracés précédemment.
Observations et interprétation
- Une combustion lente apparaît à l'endroit des caractères invisibles.
- Le nitrate, décomposé par la chaleur, oxyde le carbone produit par la dégradation du papier. L'équation globale de la réaction est :
- La combustion se propage uniquement dans la zone traitée par ce sel.
Remarques
- Faire des caractères séparés pour une meilleure visibilité
- Préparer le papier à l'avance pour que le nitrate de sodium soit bien sec
- Des goudrons sont formés lors de la combustion et peuvent salir le support
Bibliographie
- GREDIC (J. Thibault, D. Davous) - Université Pierre et Marie CURIE
  Comment faire un spectacle de chimie?
  Exposition "Graines de chimistes : de l'école à l'université", Palais de la découverte, Paris, juin 1990
- J. jodogne, A. Dessart
  Chimie I
  Ed. De Boeck, Bruxelles, 1961, pg. 206.

Fiche n°15 : un fumigène liquide

Matériel et réactifs
1 berlin de 1 l
Eau oxygénée (H₂O₂) à 20%
Quelques grains de permanganate de potassium (KMnO₄)
Sécurité
- L'eau oxygénée concentrée provoque de graves brûlures de la peau et des muqueuses. Il est conseillé de porter des gants et des lunettes de protection.
- La température du récipient vest aussi très élevée, il vaut mieux éviter de saisir le berlin en portant des gants en caoutchouc car ceux-ci peuvent fondre.
Mode opératoire
- Verser environ 300 ml de solution d'eau oxygénée dans un grand berlin.
- Y ajouter une pincée de permanganate. Observer
- Chaque fois que la réaction s'arrête, agiter légèrement le récipient. Observer.
Observations et interprétation
- Lors de l'ajout du KMnO₄, un brouillard blanc apparaît suite à une vive réaction entre KMnO₄ et H₂O₂.
- Chaque fois que l'on agite le récipient, la réaction reprend (aussi longtemps qu'il y a des réactifs
- Le permanganate de potassium oxyde l'eau oxygénée selon la réaction fortement exothermique :
- Sous l'effet de la chaleur, l'eau passe de l'état liquide à l'état gazeux, et cette vapeur d'eau se condense instantanément en fines gouttelettes d'eau en suspension donnant un brouillard blanc.
- Dans le berlin se créent deux phases :
  - La phase inférieure contenant l'eau oxygénée (incolore)
  - La phase supérieure où réagit le permanganate violet.
  Lorsqu'on agite légéèrement le berlin, les deux réactifs se mélangent et la réaction se poursuit.
Bibliographie
- P. Pirson, A. Bribosia, Cl. Martin, A. Tadino
  Chimie, Science expérimentale 6^ème rénové / cours 3h
  De Boeck, 1990, pg. 199 & 203 à 209
- Cette réaction a été trouvée sur le site Internet de Clovis Darrigan du Laboratoire de Chimie Structurale de Pau.
  Chimie amusante

Fiche n° 16 : billet enflammé

Matériel et réactifs
Billet de banque
Pince métallique
Berlin de 500 ml
Eau
Éthanol (CH₃CH₂OH)
Sécurité
- Cette manipulation doit se faire à l'extérieur ou dans une pièce à plafond haut. En effet, l'alarme incendie pourrait se déclencher suite à la hauteur des flamme.
- Il faut être prudent car ce sont des produits inflammables; il faut donc prévoir un extincteur à proximité.
Mode opératoire
- Verser 150 ml d'eau et 150 ml d'éthanol dans le berlin
- Y tremper entièrement le billet. Il ne faut AUCUNE partie sèche!!!
- Le prendre avec la pince et l'enflammer
- Après quelques temps, l'éteindre et montrer le billet
Observations et interprétation
- Le billet brûle avec de grandes flammes. Une fois le billet éteint, on constate qu'il est intact.
- En réalité, ce n'est pas le billet qui brûle, mais l'éthanol selon la réaction de combustion suivante :
- Ici, la combustion se fait en phase gazeuse : l'alcool brûle dans une zone gazeuse sans toucher le billet. De plus, la chaleur dégagée sert essentiellement à vaporiser l'eau. Ce qui permet de maintenir la température du billet relativement basse et de l'empêcher de brûler.
Remarques
- La même manipulation peut se faire avec un mouchoir
Bibliographie
- P. Depovere
  La chimie exocharmique
  De Boeck Université, Paris-Bruxelles, 1996, pg. 176
- P. Delsate, P. Hautier
  Les réactions spectaculaires d'oxydo-réduction
  ICAFOC Chimie, Louvain-La-Neuve, 1998-1999
- R. Moreau, R. Cahay, R. Linard
  Fascicule de présentation : Les énergies et leurs transformations
  Institut de Physique de l'ULg au Sart-Tilmant, octobre 1999

Fiche n° 17 : La farine "chalumeau"

Matériel et réactifs

Un morceau de carton (10 cm/13 cm)
Une paille
Ruban adhésif
Une bougie
Un bec bunsen

De la farine de blé (2 cuillères à soupe)
Un tamis
Un récipient
Une cuillère

Sécurité
- Effectuer l'expérience dans un endroit dégagé, sans vent.
- Se munir d'un extincteur
Mode opératoire
- Coller la paille sur le carton à l'aide d'un ruban adhésif.
- Tamiser la farine.
- Placer la farine dans un berlin et la chauffer pendant quelques minutes.
- Retamiser la farine chaude au-dessus du carton.
- Tenir le carton à quelques centimètres de la bougie de sorte que la flamme soit au niveau du carton.
- Souffler dans la paille.
Observation et interprétation
- Au contact de la flamme, la farine explose avec apparition d'une grande langue de feu.
- Le grain de blé est, entre autre, composé d'amidon dont la formule est
  (C₆ H₁₀O₅)_n dans laquelle le nombre n peut aller, suivant son origine, de quelques centaines à plus de mille. Comme l'amidon comprend du carbone, de l'hydrogène et de l'oxygène, la farine constitue un excellent carburant.
- Cette explosion si rapide est due au fait que chaque grain de farine peut soit rencontrer la flamme et réagir, soit être en contact avec un autre grain et profiter de sa combustion. Cette réaction en chaîne est donc très vive ou explosive.
Référence
- Cette expérience est tirée du site Internet
  http://member.nifty.ne.jp./kume/029/naruo29.html

Fiche n° 18 : du froid chimique

Matériel et réactifs

Un berlin de 150 ml à fond aussi plat que possible
Une planche en bois
Une bouteille thermos (pour l'eau froide)

Une tige de verre (agitateur)
20 g de nitrate d'ammonium : NH₄NO₃
25 ml d'eau froide (±10°C)

Sécurité
- Aucune précaution particulière n'est à prendre pour réaliser cette expérience.
Mode opératoire
- Placer la planche de bois sur la table de démonstration.
- Verser quelques gouttes d'eau sur la surface principale de la planche de bois.
- Placer le berlin directement sur la partie mouillée de la planche.
- Verser 25 ml d'eau froide dans le berlin.
- Ajouter environ 20 g de nitrate d'ammonium
- Agiter vigoureusement avec la tide de verre jusqu'a dissolution complète du solide.
- Attendre 2 à 3 minutes et soulever le berlin.
Observation et interprétation
- Le berlin est "soudé" à la plaque de bois car l'eau liquide s'est transformée en glace.
- La dissolution du nitrate d'ammonium est très endothermique et répond à la réaction chimique dont l'équation est :
- L'eau située en dessous du berlin gèle car la dissolution du NH₄NO₃ lui retire de l'énergie :
Remarque
- Veiller à ce que la planche utilisée ne soit pas trop lourde!
Bibliographie
- R. Moreau, R. Cahay, R. Linard
  Fascicule de la représentation "Les énergies et leurs transformations"
  Institut de Physique de l'U.Lg. au sart Tilman, octobre 1999.
- P. Pirson, A. Bribosia, Cl. Martin, A. Tadino
  Chimie 5^ème (3 h/sem) De Boeck & Larcier s.a. 1998, pg. 57

Fiche n° 19 : la mémoire du plastique

Matériel et réactifs
Une bougie
Une pince
Une petit pot de "Petit Suisse" ou de
yaourt vide ne portant pas d'étiquette.
Sécurité
- Aucune précaution particulière
Mode opératoire
- Allumer la bougie
- Tenir le pot à l'aide de la pince.
- Le maintenir à quelques centimètres au-dessus de la flamme en le "promenant" afin qu'il ramollise mais ne brûle pas.
Observations et interprétations
- Le pot perd sa forme cylindrique et se met sous forme de plaque.
- En se mettant sous forme de plaque, le plastique retrouve en fait son état d'origine. En effet, pour former ce pot, on est parti d'une plaque de plastique. Celle-ci, placée devant l'entrée d'un moule, a subi une insufflation d'air chaud et a été plaquée sur les parois du moule. En laissant refroidir, on obtient la forme actuelle du pot.
- Ce phénomène est possible avec les thermoplastiques qui ramollissent sous l'effet de la chaleur, puis durcissent à nouveau une fois refroidis. Ils conservent leurs propriétés plastiques. En effet, les molécules de ces polymères sont constituées de longues chaînes, seulement reliées par des liaisons faibles. Ces liaisons sont si faibles qu'elles peuvent être rompues quand le plastique est chauffé. Les chaînes peuvent alors de modifier pour prendre une forme différente; à froid les liaisons se reforment et le thermoplastique garde sa nouvelle forme.
  Si le plastique est chauffé à nouveau, il retrouve sa forme d'origine.
Remarque
- Pour réaliser ce laboratoire, il faut choisir un thermoplastique : ici les petits pots sont en PS (polystirène), plastique reconnaissable à son sigle : Les thermoplastiques ont en général, un sigle numéroté de 1 à 6.
Bibliographie
- J.-C. Wehren
  "Mémoire thermoplastique"
  ICAFOC - CHIMIE mise en oeuvre du nouveau programme de chimie en 5^ème 1997 (Namur).
- "PODIUM : un dossier éducatif sur les plastiques"
  Fechiplast (Bruxelles) et APME (Association of Plastics Manufacturers in Europe)
- Elf atochem (ATO)
  "Mieux comprendre les matières plastiques"
  Dossier pédagogique édité par Elf (Paris) la défense + SPMP (Syndicat des Producteurs de Matières Plastiques).

Fiche n° 20 : un polymère superabsorbant

Matériel et réactifs

Un gobelet en plastique transparent
Une cuillère à café
Une tige en verre

Polymère superabsorbant acrylique
Eau distillée
Sel de cuisine : NaCl

Sécurité
- Eviter d'ingérer les grains de polymère car au contact de l'eau, ils peuvent former un gel extrêment volumineux.
Mode opératoire
- Dans un gobelet en matière plastique, verser une cuillère à café rase de polymère superabsorbant.
- Ajouter environ 100 ml d'eau dans le gobelet en versant d'une certaine hauteur pour brasser l'ensemble. Mélanger jusqu'à consistance solide : le gobelet peut être retourné.
- Ajouter une cuillère à café de sel de cuisine. Mélanger à nouveau.
Observations et interprétations
- Lors de l'ajout de l'eau, il s'est formé un gel volumineux qui adhère au gobelet retourné.
- Ces polymères sont formés de chaînes de macromolécules reliées entre elles par des ponts d'hydrogène.
- Chaque maillon de la chaîne est fortement hydrophile grâce aux groupements «-COONa» présents. A l'état sec, le polymère est replié sur lui-même; en présence d'eau, il se gonfle pour former un gel (ensemble eau-polymère). En effet, les polymères superabsorbants sont constitués de particules capables d'absorber jusqu'à 1000 fois leur masse en eau.
- Après addition de sel, on observe que l'ensemble se reliquéfie car le chlorure de sodium, composé ionique, a tendance à s'entourer de molécules d'eau et casse ainsi les liaisons «eau-plymère».
Remarques
- Les superabsorbants acryliques sont des copolymères d'acide acrylique et d'acrylate de sodium :
Bibliographie
- FECHIPLAST
  "Le Kit plastique". Valise pédagogique (expérience numéro 8)
  Fechiplast, Bruxelles, 1998

Fiche n° 21 : le slime

Matériel et réactifs

Gobelet en plastique transparent
Quelques gouttes d'encre comme colorant

20 ml d'une solution aqueuse d'alcool polyvinylique à 7,5% (PVA)
5 ml d'une solution aqueuse de tétraborate de sodium à 2% (Na₂B₄O₇)

Sécurité
- Se laver soineusement les mains après avoir manipulé le slime
Mode opératoire
- Introduire la solution d'alcool polyvinylique dans le gobelet.
- Y mettre quelques gouttes d'encre comme colorant.
- Y ajouter la solution de tétraborate de sodium.
- Mélanger le contenu du gobelet.
- Récupérer le mélange, le pétrir puis, après quelques instants, le laisser au repos.
Observations et interprétations
- Tant qu'il est pétri il devient ferme, mais laissé au repos, il a tendance à devenir plus liquide et il peut être étiré, déformé ou mis en boule.
- On peut considérer qu'en solution aqueuse diluée, les ions tétraborates donnent naissance à des ions B(OH)₄^-.
- Il se forme alors des liaisons hydrogènes entre les groupements OH de l'alcool et les ions B(OH)₄^- formés par le tétraborate.
- Grâce à des liaisons hydrogènes, les lions tétraborates permettent de lier entre elles les longues chaînes de PVA et d'emprisonner les molécules d'eau. L'ensemble forme des macromolécules telles celle présentée ci-dessous.
- Le tout s'organise en réseau tridimensionnel et forme un gel contenant environ 96% d'eau.
Remarques
- Lorsque le slime perd ses propriétés (par déshydratation), le jeter à la poubelle.
Bibliographie
- P. Depovere
  La chimie exocharmique
  De Boeck-Université. Paris-Bruxelles, 1996, pg. 82&83.
- FECHIPLAST
  Le Kit plastique, valise pédagogique : expérience n° 5 (le slime)
  Fechiplast, Bruxelles, 1998
- En outre, cette expérience est décrite dans les sites Internet
  http://www.ping.be/~ping6998/slime.htm
  http://perso.wanadoo.fr/c.david/slime.htm

Fiche n° 22 : des piles écologiques

Matériel et réactifs

Récepteurs (horloge, carte musicale, ...)
Fils conducteurs
Un récipient transparent de 0,5 l
Une tide de carbone (mine de crayon)
Deux électrodes en zinc décapées

Pinces crocodiles
Une plaque de zinc décapée
Une plaque de cuivre décapée
Une tige de magnésium
Deux électrodes en cuivre décapées

Sécurité
- Aucune précaution particulière
Mode opératoire
- Réaliser trois piles différentes
Observations et interprétations
- Dans les trois cas, il y a production d'énergie électrique mise en évidence par le fonctionnement d'un récepteur (horloge, carte musicale, ...)
- La production de courant est due à une réaction d'oxydo-réduction dont l'équation globale est la suiante :
  et les demi équations des réactions concomitantes sont :
  - à la borne négative (anode) l'oxydation :
  - à la borne positive (cathode) la réduction :
  Les deux électrons libérés par le magnésium (ou le zinc) lors de son oxydations, sont captés par les ions H⁺ contenus dans le réducteur (jus d'orange, fromage ou fruits) et deviennent des molécules dihydrogène (H₂) (gazeux). On dit que les ions H⁺ sont réduits par le magnésium (ou le zinc).
  Le réducteur est donc le magnésium (ou le zinc) et l'oxydant est l'ion H⁺ (aq), c'est-à-dire l'ion H₃O⁺
  Les électrons circulent du magnésium (ou du zinc) vers la borne positive. La tige de magnésium (ou de zinc) constitue l'électrode négative.
- La circulation des électrons permet la production de courant électrique car la fermeture du circuit est assurée par la migration des ions présents dans les diverses solutions et assurant l'électroneutralité du système.

Remarques

Les piles «écologiques» présentent donc plusieurs variantes :
Dans la 2^èmepile :

Le fromage fondu est un mélange de fromages habituels qui, par suite de défauts de présentation n'ont pu être commercialisés tels quels. A ces fromages, on a ajouté des sels dissolvants et des acides organiques faibles pour donner à la pâte un juste taux d'acidité, favoriser la fonte du fromage et maintenir les matières grasses en émulsion à l'intérieur de la pâte

Dans la 3^ème pile :

La différence de potentiel et l'intensité varient selon la nature des fruits utilisés pour les réaction. Elles restent toutefois très faibles :

Fruit Tension (V) Intensité (A)

Mandarine 0,91 0,14

Citron 0,91 0,16

Banane 0,82 0,43

Ce type d'horloge «écologique» est en vente dans le commerce. On peut se la procurer en s'adressant à la firme PIERRON, représentée en Belqique par les établissements Ed. DEFRANCE, Buydonckstraat, 1780 Wemmel (02/460.33.18)

Bibliographie
- R. Moreau, R. Cahay, R. Linard
  Fascicule de la représentation "Les énergies et leurs transformations"
  Institut de Physique de l'U.Lg. au Sart Tilman, octobre 1999
- P. Pirson, Cl. Martin, A. Tadino
  Chimie science expérimentale 6^ème (1 h/sem)
  DeBoeck, 1999, pg. 113 à 122
- P. Pirson
  Réaction rédox - Partie expérimentale : Tutti fruity Clock (pile écologique)
  Formation continuée en chimie (5^ème rénové), FUNDP, Namur, 1998
- P. Delaste, P. Hautier
  L'oxydo-réduction (piles de type Volta)
  ICAFOC Chimie, Louvain-La-Neuve, mars 1998

Fiche n° 23 : une photo à l'ancienne

Matériel et réactifs

Une feuille de plastique transparent
Un marqueur noir (à alcool)
Un rétroprojecteur
Papier filtre (de la taille de la boîte de Pétri)
Une boîte de Pétri

Un berlin de 50 ml
Eau distillée
5 cl d'une solution de nitrate de fer (III) 0,5 M :
Fe(NO₃)₃
8 cl d'une solution d'oxalate de potassium 0,75 M : K₂C₂O₄
0,5 cl d'une solution d'hexacyanoferrate de potassium 0,25 M : K₃Fe(CN)₆

Sécurité
- Aucune précaution particulière
Mode opératoire
- Sur la feulle de plastique transparent, dessiner en gros traits, une figure (plus petite que la taille du papier filtre)
- Placer ce transparent sur la vitre du rétroprojecteur
- Dans le berlin, mélanger les 3 solutions; à savoir : Fe(NO₃)₃, K₂C₂O₄, K₃Fe(CN)₆
- Plonger dans ce mélange, un papier filtre, l'égoutter et ensuite, le déposer immédiatement dans la boîte de Pétri
- Placer la boîte de Pétri sur le dessin (qui se trouve sur la vitre du rétroprojecteur)
- Eclairer pendant 2 minutes et enlever la boîte de Pétri
- Laver le papier filtre à l'eau et le laisser sécher
Observations et interprétations
- La figure que l'on avait dessinée sur le transparent est imrpimée sur le papier filtre
- En effet, lors du mélange des 3 solutions, il se forme, entre autres, du [Fe(C₂O₄)₃]^3- :
  Les ions Fe³⁺ sont donc réduits en ions Fe²⁺ par réaction photochimique
  Là où la solution n'est pas éclairée, c'est-à-dire les parties qui sont obscurcies par le dessin, les ions Fe³⁺ se combinent avec les ions hexacyanoferrates (III) [Fe(CN)₆]^3- et forment un précipité brun selon :
  Là où la solution est éclairée (partout sauf les parties obscurcies par les traits du dessin), les ions hexacyanoferrates (III) [Fe(CN)₆]^3-, se combinent avec les ions Fe²⁺ pour former un précipité bleu selon l'équation :
  La figure dessinée préalablement sur le papier filtre garde donc sa couleur brune puisqu'elle n'est pas exposée à la lumière.
Remarque
- Ceci est l'ancien procédé utilisé pour l'impression des photos
Bibliographie
- R. Moreau, R. Cahay, R. Linard
  Fascicule de la représentation "Les énergies et leurs transformations"
  Institut de Physique de l'U.Lg. au Sart Tilmant, octobre 1999
- A. Bruylants, J.-C. Jungers, J. Verhulst
  Chimie générale minérale
  Librairie Universitaire Louvain et Dunod Editeur, Paris, 1961, pg. 469 & 470

Fiche n° 24 : flash au magnésium

Matériel et réactifs
Un bec bunsen
Un morceau de ruban de magnésium
Une pince
Un erlenmeyer
Sécurité
- Il faut impérativement tenir le morceau de magnésium avec la pince et NON avec les doigts car sa combustion dégage beaucoup de chaleur
Mode opératoire
- Tenir la lamelle de magnésium au moyen de la pince
- Placer la lamelle dans la flamme
- Dès que la lamelle prend feu, l'introduire à l'entrée de l'erlenmeyer sans la laisser tomber
Observations et interprétations
- La magnésium brûle avec une flamme blanche très vive.
- De la poussière blanche s'est déposée dans l'erlenmeyer
  Cette poussière est de l'oxyde de magnésium, appelée magnésie : solide blanc formé selon l'équation suivante :
Remarques
- La combustion du magnésium était autrefois utilisée comme flash photographique, mais le magnésium était alors réduit en poudre afin que le flash soit plus vif.
- La magnésie est actuellement utilisée en gymnastique ou en escalade afin d'absorber l'humidité des mains
Bibliographie
- P. Delsate, P. Hautier
  L'oxydo-réduction
  ICAFOC Chimie, Louvain-La-Neuve, 1998
- A. Bruylants, J.-C. Jungers, J. Verhulst
  Chimie générale minérale
  Librairie Universitaire Louvain et Dunod Editeur Paris, 1961, pg. 127 & 128

Fiche n° 25 : le flash jaune

Matériel et réactifs

Une plaque réfractaire
Un morceau de corde ou de papier

4 g de soufre en fleur (S)
8 g de zinc en poudre (Zn)
Une mèche au chlorate de sodium (NaClO₃)

Sécurité
- Travailler sous hotte ou à l'extérieur avec des gants et des lunettes de protection car la réaction est violente
Mode opératoire
- Préparer une mèche de chlorate de sodium. Pour ce faire, imbiber une corde ou un bout de papier torsadé dans une solution saturée en NaClO₃ et la liasser sécher complètement
- Mélanger le soufre avec le zinc et disposer le mélange sur une plaque réfractaire, de manière à former un cône
- Introduire la mèche de NaClO₃ dans le petit tas et allumer.
Observations et interprétations
- La réaction est violente et provoque une forte lumière jaune
- Cette expérience est une réaction d'oxydo-réduction dont l'équation est
  Le soufre en fleur est donc réduit par le zinc en poudre.
  L'énergie dégagée produit l'excitation du ZnS qui retourne à l'état fondamental en émettant une forte lumière jaune
Remarques
- Le zinc doit être en poudre et surtout très sec
- La formule élémentaire du soufre est S₈
Bibliographie
- P. Delsate, P. Hautier, C. Ottermans, N. Speliers
  Réactions spectaculaires d'oxydo-réduction
  Festival des Sciences, Louvain-La-Neuve, mars 1999

Fiche n° 26 : feu d'artifice improvisé

Matériel et réactifs

Trois bougies (ou bec bunsen)
Boîte d'allumette

Fer en poudre (Fe)
Aluminium en poudre (Al)
Carbone en poudre (C)

Sécurité
- Porter des gants pour éviter d'être brûlé par des particules incandescentes.
Mode opératoire
- Saupoudrer de la poudre de fer sur la flamme de la première bougie, de la poudre d'aluminium sur la deuxième et de la poudre de carbone sur la troisième.
Observations et interprétations
- On observe des étincelles plus ou moins éblouissantes dont les couleurs varient selon le réactif : orange pour le carbone, jaune pour le fer, blanches et éblouissantes pour l'aluminium.
- Les trois réactifs utilisés sont facilement oxydables par l'oxygène de l'air s'ils sont en poudre. Les réactifs (stables), jetés dans la flamme, sont amenés à un état excité. Ces particules excitées (instables) retournent ensuite à leur état fondamental en émettant une lumière de couleur propre à chaque réactif.
  L'oxygène de l'air permet la combustion des différents réactifs :
  - La combustion du carbone fournit des oxydes gazeux :
  - L'aluminium finement divisé brûle avec un vif éclat selon la réaction :
  - Jeté dans une flamme, le fer en poudre s'oxyde en donnant de l'oxyde magnétique :
Remarque
- Pour être amenés à l'état excité, les réactifs nécessitent une chaleur différente. Ici, les trois réactifs ne requièrent qu'une énergie correspondant à la chaleur d'une flamme.
Bibliographie
- A. Bruylants, J.-C. Jungers, J. verhulst
  Chimie générale minérale
  Librairie Universitaire Louvain - Dunod Editeur Paris, 1961, pg 253, 398, 399 & 462

Fiche n° 27 : des flammes colorées

Matériel et réactifs

Un bec bunsen
Une boîte d'allumettes
Une spatule
Chlorure de potassium (KCl)

Hydroxyde de lithium (LiOH)
Chlorure de Cuivre (II) (CuCl₂)
Chlorure de baryum (BaCl₂)

Sécurité
- Aucune précaution particulière
Mode opératoire
- Allumer le bec bunsen et le régler pour faire apparaître la plus grande flamme oxydante.
- A l'aide d'une spactule, laisser tomber sur la flamme, quelques grains d'un premier réactif.
- Ensuite, refaire la même opération avec les autres réactifs.
Observations et interprétations
- On voit apparaître différentes couleurs dans la flamme selon le réactif utilisé, à savoir :
  - le bleu clair dû au Cu⁺⁺
  - le vert clair par la présence de Ba⁺⁺
  - le rouge vif dû au LiOH
  - le mauve suite à la présence du K⁺
- Dans tous les cas, sauf celui du lithium, les couleurs sont dues à des atomes énergiquement excités. Dans le cas du lithium, c'est la molécule LiOH qui est reponsable de l'émission.
  Les atomes absorbent l'énergie calorifique et la rejettent sous forme d'énergie lumineuse :
Remarque
- On utilise le test à la flamme pour identifier les éléments d'un composé. En particulier, ils sont très utiles à la recherche des métaux alcalins.
Bibliographie
- D.A. Mc Quarrie et P.A. Rock
  Chimie générale
  De Boeck Université, 1992, pg 311-316

Fiche n° 28 : feux de Bengale

Matériel et réactifs

Une plaque réfractaire
Du glucose : C₆H₁₂O₆
Chlorate de potassium : KClO
Acide sulfurique concentré

Nitrate de baryum : Ba(NO₃)₂
Nitrate de strontium : Sr(NO₃)₂
Sulfate de sodium : Na₂SO₄
Chlorure de cuivre (II) : CuCl₂

Sécurité
- Le chlorate de potassium peut exploser en mélange avec des matières combustibles; il est nocif par inhalation et par ingestion. Il faut donc le manipuler dans des récipients propres et secs et ne le mélanger avec le sucre qu'au dernier moment.
- Eviter de broyer les constituants du mélange
- L'acide sulfurique concentré provoque de graves brûlures
- Le travail doit se faire sous HOTTE ou dans un endroit AÉRÉ
Mode opératoire
- Sur une plaque réfractaire, former 4 petits tas avec, dans chacun d'eux, une spatule de glucose et une spatule de chlorate de potassium.
- Pour chaque tas, ajouter une spatule de réactif approprié :
  - Dans le premier tas : du nitrate de baryum.
  - Dans le deuxième tas : du nitrate de strontium.
  - Dans le troisième tas : du sulfate de sodium.
  - Dans le quatrième tas : du chlorure de cuivre.
- Mélanger délicatement chaque tas. Amorcer la réaction à l'aide de deux gouttes d'acide sulfurique concentré.
Observations et interprétations
- Après un bref "craquement", chaque mélange s'enflamme et on obtient une couleur différente selon les constituants :
  - Pour le premier tas : une flamme verte.
  - Pour le deuxième tas : du rouge.
  - Pour le troisième tas : du jaune.
  - Pour le quatrième tas : du bleu.
- L'oxydation violente du sucre provoque un grand dégagement d'énergie :
- Ce brusque apport d'énergie excite certains atomes présents. On obtient ainsi des flammes de couleurs différentes :
  - La couleur verte est due au Ba⁺⁺
  - Le rouge provient du Sr⁺⁺
  - Le jaune est dû au Na⁺
  - Le bleu est dû au Cu⁺⁺
  En effet, après avoir été excités, ces atomes retournent à l'état fondamental : leurs électrons retombent sur les divers niveaux d'énergie les plus stables en émettant de la lumière. Selon les transitions électroniques effectuées, chaque métal donne lieu à une couleur de flamme tout à fait caractéristique.
Bibliographie
- D.A. Mc Quarrie et P.A. Rock
  Chimie générale
  De Boeck Université, 1992, pg. 311-316
- R. Pruret
  Techniques des sciences physiques (option 2^de)
  Durand, Paris, 1994, pg. 233
- Ch. Bureau, M. Defrancheschi
  Des teintures égyptiennes au micro-ondes (100 manipulations de chimie)
  Ellipses Editions Marketing, 1993, pg. 82
- P. Delsate, P. Hautier
  Acide-Base et oxydo-réduction
  ICAFOC Chimie, Louvain-La-Neuve, 1998-1999

Fiche n° 29 : le volcan vert

Matériel et réactifs
Plaque réfractaire ou capsule de porcelaine
Tige en acier
Dichromate d'ammonium : (NH₄)₂Cr₂O₇
Sécurité
- Le dichromate d'ammonium est corrosif pour la peau et les muqueuses.
- Travailler sous HOTTE ou dans un endroit AÉRÉ et porter des LUNETTES.
- Cette expérience donne lieu à des projections de particules chaudes, il faut donv veiller à protégéer la table.
- Ne pas inhaler ni toucher les composés de chrome (VI) qui irritent les yeux et les voies respiratoires.
Mode opératoire
- Sur une plaque réfractaire, mettre une cuillère à soupe de dichromate d'ammonium en pudre.
- Présenter la poudre sous forme d'un dôme.
- Ensuite, porter au rouge l'extrémité d'une tige en acier et la mettre en contact avec le dichromate de potassium.
- Attendre le début de la réaction.
Observations et interprétations
- De magnifiques projections d'étincelles apparaissent avec production d'une imposante masse verte d'oxyde de chrome (III).
- Il s'agit d'une réaction d'oxydo-réduction dans laquelle la partie «oxydante» et la partie «réductrice» font partie d'un même composé qui est le dichromate d'ammonium de couleur orangée.
  Cette substance se décompose aux environ de 180°C selon la réaction :
Remarques
- Les fabricants de feux d'artifice utilisent cette réaction connue sous le nom de «Feu de Vésuve».
- On peut remplacer l'action de la tige métallique par de l'éthanol. Pour ce faire, creuser un petit cratère dans la poudre, verser quelques millilitres d'éthanol et enflammer avec une allumette.
Bibliographie
- P. Delsate, P. Hautier, C. Ottermans, N. Speliers
  Réactions spectaculaires d'oxydo-réduction
  Festival des Sciences, Louvain-La-Neuve, mars 1999
- P. Depovere
  La chimie exocharmique
  De Boeck Université, Paris-Bruxelles, 1996, pg. 176
- R. Moreau, R. Cahay, R. Linard
  Fascicule de présentation : les énergies et leurs transformations
  Institut de Physique de l'U.Lg. au Sart-Tilmant, octobre 1999

Fiche n° 30 : Al - I : une rencontre sublime

Matériel et réactifs

Une capsule en porcelaine
Eau + pissette
Une brique réfractaire

Aluminium en poudre : AL
Cristaux d'iode réduits en poudre : I₂
Boîte d'allumettes

Sécurité
- Travailler sous HOTTE et dans une atmosphère SÈCHE (sans humidité).
Mode opératoire
- Prélever deux cuillères à café de chaque réactif (Al et I₂).
- Dans une capsule en porcelaine (bien sèche), mélanger intimement ces deux poudres.
- Ajouter quelques gouttes d'eau et fermer rapidement la hotte.
Observations et interprétations
- Quand la réaction démarre, il y a tout d'abord apparition de fumée blanche, puis formation d'abondantes fumées violettes.
- L'ajout d'eau fait démarrer une réaction d'oxydo-réduction aboutissant à la formation d'iodure d'aluminium blanc :
- Ensuite, la chaleur dégagée provoque la sublimation de l'iode sous forme de vapeurs violettes :
Bibliographie
- GREDIC (J. Thibault, D. Davous) - Université Pierre et Marie CURIE.
  Comment faire un spectacle de chimie
  Fascicule de l'exposition «Graines de chimistes : de l'école à l'université». Palais de la découverte, Paris, juin 1990.
- P. Delsate, P. Hautier
  Réactions spectaculaires d'oxydo-réduction
  ICAFOC Chimie, Louvain-La-Neuve, 1998

Fiche n° 31 : Chimiluminescence

Matériel et réactifs

Un berlin de 1 l
Une spatule
Une balance (précision à 0,01 g)
Deux berlins gradués de 500 ml
Un flacon de 1 l
Gants

Hydroxyde de sodium NaOH 0,1 M
Hexacyanoferrate de potassium K₃Fe(CN)₆
Eau de javel ou hypochlorite de sodium NaClO
Amino-3 phtalhydrazide (luminol)
Eau oxygénée H₂O₂ à 3 %

Sécurité
- Il est conseillé de se munir de gants et de lunettes pour la préparation de l'expérience vu l'utilisation d'eau de javel qui, au contact d'un acide, dégage un autre acide toxique qui est très irritant pour les yeux et la peau.
Mode opératoire
- Préparer une solution de luminol, c'est-à-dire introduire 0,5 g de luminol dans 1 l de NaOH 0,1 M.
- Ajouter de l'eau de javel à cette solution.
Observations et interprétations
- Instantanément, on voit apparaître une vive lumière bleue. C'est une réaction de chimiluminescence!
- Lors du mélange des deux solutions, le luminol est oxydé (en milieu basique) par l'eau de javel selon :
- L'oxydation du luminol libère du diazote gazeux et aboutit à un produit excité (*) qui perd son énergie sous forme de lumière et non comme dans la plupart des cas sous forme d'énergie thermique.
  Le composé excité est de l'amino-3-phtalate de sodium. C'est lors de son retour à l'état fondamental stable qu'il émet cette lumière bleue. Ceci est dû au fait que la différence d'énergie entre son état excité et son état stable
  () est très importante.

Remarques

C'est en versant l'eau de javel dans la solution de luminol, et pas l'inverse, que la réaction est la plus spectaculaire. De plus, il est préférable de réaliser l'expérience dans l'obscurité.
La solution de luminol peut se conserver pendant plusieurs mois si elle esy stockée au frais et à l'abri de a lumière (réfrigérateur).

On peut proposer une deuxième variante à l'expérience :

Introduire 10 ml de H₂O₂
Laisser tomber des cristaux d'hexacyanoferrate de potassium dans la solution (la couleur bleue suit le trajet des cristaux d'hexacyanoferrate de potassium).

Plusieurs couleurs peuvent être obtenues suivant les colorants ajoutés :

Colorants	Couleur
Aucun	Bleuté
Fluorescéine	Jaune
1,8-dichlo-9,10-bis (phényléthynyl) anthracène	Jaune*
Mercurescéine	Rouge
5,12-bis (phényléthynyl) tétracène	Rouge*
Rubrène	Rose saumon*
Rhodamine B	Rose*
Eosine Y	Orange*
Bleu de méthylène	Bleu foncé
9,10-bis (phényléthynyl) anthracène	Vert*
1-chloro-9,10-bis (phényléthynyl) anthracène	Vert*
2-chloro-9,10-bis (phényléthynyl) anthracène	Vert*

* à titre indicatif car non testé

Bibliographie
- GREDIC (J. Thibault, D. Davous)- Université Pierre et Marie CURIE
  Comment faire un spectacle de chimie?
  Exposition «Graines de chimistes : de l'Ecole à l'Université». Palais de la Découverte, Paris, juin 1990.
- P. Delsate, P. Hautier, C. Ottermans, N. speliers
  Réactions spectaculaires d'oxydo-réduction
  Festival des Sciences, Louvain-La-Neuve, mars 1999

Fiche n° 32 : une valse à deux temps

Matériel et réactifs

1 balance (précision 0,1 g)
1 agitateur magnétique chauffant
1 pipette graduée de 250 ml
3 berlins de 500 ml
1 berlin de 1 litre
3 flacons bouchés pour conserver les solutions (de 250 ml minimum)
1 spatule
Gants
(Rétroprojecteur, carton et cutter)

Peroxyde d'hydrogène (ou eau oxygénée) H₂O₂ à 30 %
Iodate de potassium KIO₃ 0,2 M
Acide sulfurique concentré H₂SO₄ de densité 1,84
Acide molonique CH₂(COOH)₂
Sulfate de manganèse MnSO₄ . H₂O
Amidon (C₆H₁₀O₅)_n
Thiosulfate de sodium Na₂S₂O₃3 . 5H₂O

Sécurité
- La vaisselle utilisée doit être parfaitement propre.
- L'eau utilisée pour les solutions est de l'eau distillée ou déminéralidée, car la présence d'ions Cl^- inhibe la réaction.
Être prudent en manipulant les produits suivants :
- L'iode (produit formé) est irritant pour les yeux, la peau, les muqueuses.
- L'eau oxygénée à 30% provoque des brûlûres.
- L'acide malonique est très irritant pour la peau; les yeux, les muqueuses.
Il faut donc se protéger les mains avec des gants et les yeux avec des lunettes
Mode opératoire
- Préparer 3 solutions (A, B et C), à savoir :
  - Solution A : dans le premier berlin de 500 ml
    - Verser 200 ml d'eau.
    - Ajouter 1,1 ml d'acide sulfurique.
    - Ajouter 1,1 g d'iodate de potassium.
    - Agiter et chauffer jusqu'à dissolution complète de l'iodate de potassium.
    - Laisser refroidir.
    - Compléter la solution avec de l'eau jusqu'à 250 ml
    La concentration de cette solution est de 0,2 M en KIO₃ et de 0,077 M en H₂SO₄.
  - Solution B : dans le deuxième berlin de 500 ml
    - Verser 103 ml de peroxyde d'hydrogène à 30%.
    - Diluer la solution avec de l'eau jusqu'à 250 ml.
    La concentration de cette solution est de 4 M en peroxyde d'hydrogène.
  - Solution C : dans le troisième berlin de 500 ml
    - Dissoudre 4 g d'acide malonique; 0,8 g de sulfate de manganèse et 5 g d'amidon dans 250 ml d'eau.
    La concentration de cette solution est de 0,15 M en acide malonique et de 0,02 M en sulfate de manganèse.
- Placer le berlin de 1 l sur l'agitateur magnétique.
- Y verser les solutions A et B que l'on agite doucement durant quelques secondes pour bien les mélanger.
- A jouter la solution C et arrêter l'agitation dès qu'une couleur jaune apparaît.
Observations et interprétations
- Les oscillations commencent dès qu'une coloration jaune apparaît. La solution passe ensuite au bleu avant de devenir incolore et de repasser au jaune.
- Le mécanisme de cette réaction est complexe.
  Dans un premier temps, il y a la décomposition de l'eau oxygénée par l'iodate :
  Ensuite, l'eau oxygénée H₂O₂ et l'acide malonique CH₂ (COOH)₂ réagissent avec I₂ selon :
  La concentration en I₂ oscillerait au cours du temps.
  Comme les réactions [(1)+(2)]/5 se résument à :
  Ce serait donc la réaction(3) qui régirait le processus d'oscillation mis en évidence par la présence d'amidon :
  En effet, la solution a une couleur jaune quand la concentration en ions I^- est faible. Elle a une couleur bleue lorsqu'il y a assez d'ions I^- pour former des ions I₃^- et créer un complexe bleu avec l'amidon.
  L'ensemble de la réaction est catalysé par le MnSO₄.
- On peut conclure que trois conditions sont à remplir pour que le système oscille :
  - Le système chimique doit être loin de son état d'équilibre.
  - Un produit d'une étape intermédiaire doit exercer une influence sur la vitesse de formation (étape autocatalytique).
  - Le système doit pouvoir exister sous deux états stables distincts. C'est-à-dire que toutes les concentrations des produits de la réaction ont atteint une valeur stable.
Remarques
- Pour rendre la réaction plus visible, placer le berlin sur un carton dans lequel on aura fait un trou dont le diamètre est légèrement plus petit que celui du berlin; l'ensemble étant posé sur un retroprojecteur.
- On ne peut pas jeter le mélange réactionnel avant d'avoir détruit l'iode. Pour ce faire, il faut ajouter du thiosulfate de sodium (10 g pour 750 ml de mélange A,B,C) et agiter jusqu'à décoloration de la solution.
  Attention, la réaction de réduction de l'iode par le thiosulfate de sodium est exothermique :
Bibliographie
- GREDIC (J. Thibualt, D. Davous) - Université Pierre et Marie Curie
  Comment faire un spectacle de chimie ?
  Exposition "Graines de chimistes : de l'Ecole à l'Université", Palais de la découverte, Paris - juin 1990.
- Jeunesse scientifique de Belgique
  Fascicule de l'exposition "Esapce Chimie"
  Faculté Universitaire de Gembloux, novembre 1998.
- P. Depovere
  La chimie exocharmique
  De Boeck-Université, 1996, pg. 40-43.
- A Bruylants, J.-C. Jungers, J. Verhulst
  Chimie générale minérale
  Librairie Universitaire Louvain et Dunod Editeur Paris, 1961, pg. 104

Fiche n° 33 : se mettre en bulle!

Matériel et réactifs

1 large plateau à bords relevés.
1 cerceau métallique.
eau distillée

50 ml de glycérol.
du produit de vaisselle.

Sécurité
- Aucune précaution particulière.
Mode opératoire
- Mélanger les 3 liquides mentionnés afin de recouvrir le fond du bassin sans atteindre le niveau de l'estrade (pour préparer 10 l de solution, utiliser ±300 ml de savon, 50 ml de glycerol et compléter avec de l'eau distillée).
- Déposer le cerceau dans la solution de savon.
- Placer une personne sur l'estrade au centre du cerceau.
- Ressortir lentement le cerceau en l'élevant à la verticale.
Observations et interprétation
- La personne est emprisonnée dans la bulle de savon.
- Il faut d'abord savoir que les molécules à la surface d'un liquide sont soumises à des forces de cohésion qui les attirent au sein du liquide. c'est à cause de ces forces que les liquides tendent à s'agglomérer pour diminuer leur surface extérieure; ils présentent une certaine tension superficielle (définie comme étant la force par unité de longueur).
- Les molécules de savon sont composées de deux parties différentes : la partie qui "aime" l'eau, partie hydrophile, et la partie qui la "déteste", partie hydrophobe.
- Dans l'eau, les molécules de savon s'arrangent donc pour que les parties hydrophiles plongent dans l'eau et que les parties hydrophobes, côte à côte, forment une couche à la surface du liquide.
  Ainsi, la tension superficielle du liquide est fortement modifiée : les savons sont dits "tensioactifs".

Fiche n° 34 : liquide ou solide?

Matériel et réactifs
Récipient
250 g de fécule de maïzena
Eau (max. 250 ml d'eau)
Sécurité
- Aucune précaution particulière
Mode opératoire
- Placer la fécule dans un récipient.
- Y ajouter l'eau lentement tout en remuant afin d'humecter toute la maïzena.
- Arrêter de pétrir quand le mélange devient légèrement coulant.
- Prendre ce gel en main, le malaxer ou non et observer.
Observations et interprétation
- Quand le mélange est malaxé, il durcit mais laissé au repos, il devient liquide.
- La maïzena est composée exclusivement d'amidon (C₆H₁₀O₅)_n dont les molécules sont appelées polysaccharides et qui sont de très longues molécules. Lorsqu'elles sont soumises à une force, ces molécules s'enchevêtrent; ce qui solidifie le mélange. Mais si la force cesse son action, les molécules se démêlent et le mélange redevient liquide.
Remarques
- Il est conseillé de ne pas mettre trop d'eau. Si il y a trop d'eau, il suffit d'ajouter de la maïzena.
Référence
Cette expérience n'est pas issue d'un livre, mais est proposée sur les sites Internet suivants :
- http://phys.free.fr/
- http://perso.wanadoo.fr/stephane.jean/page7.htm

Fiche n° 35 : des illusions d'optique

Matériel
- Un rétroprojecteur
- Transparents présentant les figures suivantes :
(1)
(2)
(3)

(4)
(5)
(6)

(7)
(8)

(9)
Observations et interprétation
1. Les longues lignes obliques ne semblent pas parallèles alors qu'elles le sont.
2. Le segment oblique de gauche (A) semble se prolonger en bas à droite (B) alors qu'en réalité, il se prolonge en haut à droite (C).
3. On peut observer des petits cercles aux points où les lignes se couperaient si elles étaient complètes. Des "allées" diagnales, également claires, semblent relier ces cercles.
4. La ligne verticale paraît plus longue que l'horizontale et pourtant, elles sont de même longueur.
5. Le plateau de la table de gauche semble plus long et plus étroit que celui de la table de droite alors qu'ils ont les mêmes dimensions.
6. Les 3 lignes semblent avoir des courbures différentes ... que nenni ! Ces 3 arcs sont issus de cerclces de même rayon !
7. Les côtés du carré ont l'air déformés ... pure illusion !
8. Le cercle central du dessin de gauche semble plus grand que celui du dessin de droite. Ils ont pourtant le même rayon.
9. Tous les personnages sont de même taille, malgré que celui du fond paraît plus grand.
Les dessins donnent naissance à des interprétations visuelles qui diffèrent des propriétés des éléments représentés. Etant donné que l'on ne se rend pas compte que l'on applique une interprétation spécifique à un stimulus, on ignore que l'expérience visuelle est une illusion. Certaines illusions d'optique tiennent aux effets de champ, c'est-à-dire aux relations existant entre les différents éléments du champ réceptif : elles se rencontrent dès l'enfance et ont tendance à diminuer avec l'âge. D'autres illusions sont dues aux activités perceptives qui se développent avec l'âge et aux "savoirs acquis" par l'individu; ce sont des illusions secondaires.
Les illusions d'optique sont donc de mauvaises interprétations sensorielles.
1. Pour le premier dessin, les lignes paraissent déformées à cause des petites lignes qui forment le graphisme secondaire. On a tendance à surestimer les angles aigus et à sous-estimer les angles obtus.
2. Ici, de nouveau, on a tendance à surestimer les angles aigus et à sous-estimer les angles obtus : on veut ramener l'angle vers un angle droit.
3. Ce phénomène peut être expliqué par un désir inconscient de fermer les régions du dessin en lui superposant mentalement quelque chose qui relie les extrémités des droites, à chaque intersection inachevée.
4. Dans ce dessin, la mauvaise appréciation est due au mouvement "habituel" (sens de la lecteure) des yeux, plus facile à exécuter de manière horizontale que verticale.
5. Les figures présentes sont des représentations planes d'objets tridimensionnels. On a donc ici une illusion de perspective.
6. La perception de courbure des arcs de cercle varie en fonction de leur longueur : les arcs courts sont vus plus plats que les arcs longs.
7. Les lignes droites semblent arrondies à cause des lignes brisées qui forment le graphisme secondaire.
8. La grandeur apparente des éléments les plus grands est surestimée par comparaison avec les plus petits et inversement.
9. C'est aussi une illusion de perspective.
bibliographie
- C. Ronan
  Toute la science (Connaître et comprendre la vie et l'Univers)
  Ed. Solar, Paris, 1994, pg. 195.
- La plupart de ces illusions d'optique ont été trouvées sur les sites internet :
  http://www.loginnovation.com/rogerg/illusion/
  http://users.skynet.be/ekurea/illusion.html

Fiche n° 36 : le charmeur de filet d'eau

Matériel
- 1 règle ou bic en plastique
- 1 source d'eau (robinet)
Sécurité
- Aucune précaution particulière
Mode opératoire
- Frotter fortement la règle contre un tissu en nylon ou en laine.
- Approcher la règle près du filet d'eau sans le toucher.
Observations et interprétation
- Le filet d'eau est légèrement dévié
- La déviation du filet d'eau est due au fait que les molécules d'eau sont des molécules polaires. Mais qu'est-ce qu'une molécule polaire ?
  Dans les molécules d'eau, l'oxygène (O) est plus électronégatif que l'hydrogène (H). Il reçoit donc partiellement les charges négatives contrairement aux atomes d'hydrogène qui deviennent positifs.
- La règle chargée négativement (par frottement) attire plus la partie positive de l'eau qu'elle ne repousse la partie négative :
Bibliographie
- Y Verbist, A. Bribosia, L. Nactergaele, M. Vanderperren, P. Villers.
  Physique 5^ème option complémentaire
  Edition De Boeck, 1991, pg. 94
- Cette expérience est issue du site internet :
  http://perso.wanadoo.fr/stephane.jean/page8.htm

Fiche n° 37 : oeuf cuit ou oeuf frais?

Matériel
- 2 oeufs, l'un "cuit dur", l'autre "frais"
Sécurité
- Aucune précaution particulière. Toutefois, s'il faut montrer en fin de manipulation quel est l'oeuf "frais", il est souhaitable que cette "fraîcheur" soit garantie !!
Mode opératoire
- Faire tourner les deux oeufs sur eux-mêmes. Observer.
- Poser les mains sur ces oeufs afin de les arrêter de tourner, puis ôter rapidement les mains. Observer.
Observations et interprétations
- L'oeuf dur tourne beaucoup plus vite que l'oeuf cru. Après avoir ôté les mains, l'oeuf cuit reste à l'arrêt tandis que l'oeuf cru recommence à tourner.
- La différence entre les vitesses de rotation est due aux raisons suivantes :
  - La masse de l'oeuf cuit est figée et donc, elle reste en place malgré le mouvement de rotation.
  - Par contre, dans l'oeuf cru, la masse mobile a tendance à se concentrer loin de l'axe de rotation; cela ayant pour conséquence la diminution de la vitesse de rotation. En effet, la vitesse angulaire (omega) est inversement proportionnelle au moment d'inertie (I) qui lui-même augmente quand on s'éloigne de l'axe de rotation (voir schéma).
- Lors du relâchement, seul l'oeuf cru reprend sa rotation car le liquide interne a gardé une certaine quantité de mouvement qui est libérée et rendue à l'oeuf entier quand on le relâche.
Bibliographie
- R. Kerrod, F. Carlier
  Regard nouveau sur la science
  Ed. Gamma, tournai, 1979, pg. 39
- A.S.B.L. Science et Culture
  Mécanique et électromagnétisme
  Démonstration expérimentale à l'Institut de Physique du Sart Tilman, 1986, Club Athéna, technologie et éducation.
- J. Kane, M. Sternheim
  Physique
  Inter Edition, Paris, 1986, pg. 104-105 & 169-170

Fiche n° 38 : pression sur un oeuf

Matériel et réactifs

1 bouteille en verre dont le goulot a un diamètre légèrement inférieur à celui de l'oeuf.
1 oeuf dur écalé
chiffon
Vinaigre (solution aqueuse de CH₃COOH)

Allumettes
Papier
Bicarbonate de soude (NaHCO₃)

Sécurité
- Aucune précaution particulière
Mode opératoire
- Entrée de l'oeuf :
  - Allumer un morceau de papier et le liasser tomber dans la bouteille.
  - Immédiatement après, poser l'oeuf sur la bouteille (extrémité pointue vers le bas).
- Sortie de l'oeuf :
  - Verser un verre de vinaigre dans la bouteille.
  - Y ajouter une cuillère à café de bicarbonate de soude.
  - Immédiatement après, coiffer le flacon avec un chiffon et renverser le récipient.
  - Essayer de présenter l'oeuf à l'ouverture dans le sens de la longueur.
Observations et mode opératoire
- Dans un premier temps, l'oeuf est aspiré dans la bouteille et dans un deuxième temps, l'oeuf est expulsé de la bouteille.
- En brûlant, le papier consomme l'oxygène de l'air :
- La température de l'air à l'intérieur de la bouteille augmente avec la combustion du papier. En posant l'oeuf sur le goulot, on ferme le flacon et le volume reste constant. Pendant cette opération, l'allumette s'est éteinte. Ceci entraîne une diminution de la température de l'air dans la bouteille et donc une diminution de la pression à l'intérieur de celle-ci. Poussé par la pression atmosphérique plus élevée, l'oeuf rentre dans la bouteille.
- Pour le faire sortir, on réalise la réaction suivante : Bouchée par le chiffon, la bouteille se remplit de plus en plus de CO₂ gazeux. Cela entraîne une augmentation de pression, responsable de l'expulsion de l'oeuf.
Remarque
- Il faut être très consciencieux en ce qui concerne le choix de la bouteille.
Bibliographie
- P. Depovere
  La chimie exocharmique
  De Boeck-Université, Paris-Bruxelles, 1996, pg. 18
- Y. Verbist, A. Bribosia, L.Nachtergaele, M. Vanderperren, P. Villers
  Physique 5^ème, option complémentaire
  De Boeck-Wesmael, 1991, pg. 10, 13 & 18
- Le mode opératoire de cette expérience est inspiré du site internet
  Cyberlabo - Académie de Poitiers

Fiche n° 39 : une drôle de fusée

Matériel
- 1 sachet de thé
- ciseaux
- allumettes
Sécurité
- Veiller à ce que le sachet enflammé ne retombe pas n'importe où !
Mode opératoire
- Vider un sachet de thé et le couper de façon à obtenir un cylindre.
- Déposer le cylindre verticalement et enflammer l'extrémité supérieure.
Observations et interprétation
- Le sachet de thé s'envole en se consumant.
- Le décollage est dû au phénomène physique de la convection.
  L'air, au contact de l'extrémité enflammée, se dilate et devient par conséquent moins dense; il a donc tendance à monter.
  Cet air va être remplacé ar l'air moins chaud venant du bas et qui va se réchauffer à son tour au contact de la flamme. Il y a donc création d'un courant d'air qui entraîne le sachet de thé dans son mouvement, vu sa faible masse.
Bibliographie
- A. Delaruelle, A. Claes
  Éléments de physique (tome II)
  Wesmael-Charlier, Namur, 1979
- Cette expérience a été trouvée sur le site internet de Jean Stéphane :
  La drôle de fusée

Fiche n° 40 : le souffle qui aspire

Matériel
- 1 entonnoir
- 1 balle de ping-pong
- 1 bougie
Sécurité
- Aucune précaution particulière
Mode opératoire
- Tenir l'entonnoir à l'envers. Présenter la balle de ping-pong devant la partie évasée.
- Souffler dans la partie étroite de l'entonnoir et au même moment, présenter la balle, paume tournée vers le haut, à proximité de l'entonnoir.
Observations et interprétation
- La balle est aspirée dans l'entonnoir alors que l'on s'attendait à la voir propulsée au loin par le souffle.
- Cette expérience peut être expliquée par la loi de Bernoulli décrivant les fluides en mouvement. Cette loi dit que la pression d'un fluide diminue quand sa vitesse augmente. Dans la partie étranglée de l'entonnoir, la vitesse augmente d'où la création, à cet endroit, d'une dépression. La balle de ping-pong est aspirée par cette région de basse pression.
Remarque
- On peut placer une bougie au voisinage pour prouver que l'on souffle
Bibliographie
- J. Kane, M. Sternheim
  Physique
  Inter Edition, Paris, 1986, pg. 303-306, 308
- Cette expérience se trouve également sur les sites internet suivants :
  http://perso.wanadoo.fr/stephane.jean/page6.htm
  Cyberlabo - Académie de Poitiers

Fiche n° 41 : des balles flottantes

Matériel
- 2 balles de ping-pong
- 1 séche-cheveux
Sécurité
- Aucune précaution particulière
Mode opératoire
- Mettre le sèche cehveux sous tension en choisissant la puissance maximale et en tournant l'embouchure vers le haut.
- Placer la balle au-dessus du jet ascendant. Observer.
- Incliner légèrement le sèche-cheveux. Observer.
- Après avoir replacé le sèche-cheveux dans sa position initiale, introduire une seconde balle. Observer.
Observations et interprétation
- La balle placée dans le jet d'air n'est pas éjectée vers le haut comme on pourrait le croire, mais elle semble flotter au-dessus du sèche-cheveux.
- Selon la loi de Bernoulli, on peut dire que, vu l'étranglement à l'embouchure du sèche-cheveux, il y a, proche de cet endroit, une dépression causée par la vitesse élevée de l'air. La balle est attirée par cette basse pression et reste dans cette région et ceci, même quand on change l'inclinaison du jet tout en respectant un angle limite.
Bibliographie
- J. Kane, M. Sternheim
  Physique
  Inter Edition, Paris, 1986, pg. 303-306

Fiche n° 42 : la cannette sous pression

Matériel et réactifs

1 canette vide de 33 cl
eau (froide)
1 récipient de grande taille
1 bec bunsen

1 trépied
1 plaque d'amiante
1 pince (adaptée à la canette)
allumettes

Sécurité
- Se munir de lapince pour saisir la canette (lorsque'elle contient l'eau en ébullition)
Mode opératoire
- Introduire environ 15 ml d'eau dans la canette vide.
- Chauffer l'eau de la canette jusqu'à ébulltion et laisser la vapeur se dégager pendant 30 secondes.
- Saisir la canette avec la pince et la plonger avec l'orifice vers le bas le plus rapidement possible dans l'eau froide.
Observations et interprétation
- La canette s'écrase toute seule !
- Lorsque l'on chauffe la canette, l'eau qu'elle contient se met à bouillir. La vapeur d'eau va remplacer et donc expulser l'air qui se trouve à l'intérieur.
  Lorsqu'on plonge la canette dans l'eau froide, l'orifice vers le bas, la vapeur d'eau contenue à l'intérieur se condense et crée un vide. A ce moment, la pression extérieure est beaucoup plus importante que la pression intérieure.
- Cette expérience démontre que la pression atmosphérique qui nous entoure est relativement importante et suffisante pour écraser une canette vide.
Bibliographie
- A. Delaruelle, A. Claes
  Éléments de physique (tome II)
  Wesmael-Charlier, Namur, 1979
- Cette expérience a été trouvée sur le site internet de Jean Stéphane :
  La canette sous pression

Fiche n° 43 : manifestation de l'effet Joule

Matériel
- 1 tampon Jex
- 1 pile (9 V)
Sécurité
- Prendre garde de ne pas se brûler
Mode opératoire
- Mettre en contact les 2 bornes de la pile et le tampon Jex.
Observations et interprétation
- Le tampon Jex s'échauffe fortement (et peut même s'enflammer)
- Il y a transformation d'énergie électrique en énergie thermique
- Le fer constituant le tampon Jex, offre une certaine résistance au passage du courant. Plus la résistance du conducteur est grande, plus les électrons dépenseront de l'énergie pour circuler. La chaleur dégagée est appelée "Effet Joule".
- L'effet thermique produit par le passage du courant est dû aux chocs des électrons lors de leur mouvement à travers le conducteur.
  Cet effet thermique peut être calculé par la formule E = R.I².t, son unité SI est le Joule (J). E étant l'énergie thermique produite, R la résistance du conducteur, I l'intensité du courant traversant le conducteur et t, le temps durant lequel le courant circule dans le conducteur.
- La résistance (R) d'un conducteur dépend de différents facteurs : sa longueur (l), sa section (s), et sa résistivité (la résistivité (r) traduit la propriété commune aux matériaux de freiner le mouvement d'ensemble des électrons). La résistance du conducteur peut se calculer par la loi de Pouillet dont la formule est : , son unité SI est l'Ohm .
Remarque
- La résisistivité du fer est :
Bibliographie
- Y. Verbist, A. Bribosia, L. Nachtergaele, M. Vanderperren, P. Villers
  Physique 5^ème : ption complémentaire
  De Boeck & Larcier s.a., Bruxelles, 1998

Fruit	Tension (V)	Intensité (A)
Mandarine	0,91	0,14
Citron	0,91	0,16
Banane	0,82	0,43

(1)	(2)	(3)
(4)	(5)	(6)
(7)	(8)
(9)