Archive for the 'oxydo-réduction' Category

Jan 03 2012

Announcement: Les animations d’@t Home

Il y a de nombreuses années, le web pédagogique francophone, et spécialement en chimie, était encore balbutiant. A cette époque, j’avais réalisé un petit site @t Home pour partager mes trouvailles, mes expériences, et quelques petites réalisations (animations) artisanales.

Tenir un tel site, l’alimenter, le mettre à jour demandant beaucoup de temps et désirant tenter une autre approche j’avais réalisé ce blog (un CMS comme WordPress permet de limiter le temps de maintenance).

Et puis … la lassitude. Un travail important et pas/peu de retour, un partage assez univoque. D’autres centres d’intérêt, une fin de carrière professionnelle imminente …

Et toujours des demandes de téléchargement pour mes animations Flash. J’ai donc rassemblé ces animations sur cette page. Téléchargez-les … et laissez-moi un petit commentaire. Merci.

Et n’oubliez pas le petit commentaire 😉

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Oct 26 2008

[maj] La pile citron … en kit

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pile-citron-drole.jpgUn classique de labo … peu gourmand en matériel, amusant (oui, il faut veiller à cet aspect des choses) est la réalisation de la pile citron (ou de toute autre pile « maison ») dont j’ai déjà parlé dans un précédent billet..

On propose un challenge, on se donne quelques jours de préparation (chercher, tester à domicile) et les élèves doivent venir présenter leur dispositif en classe/labo … comparaison (argumentée) des dispositifs, de leur performance, de leur originalité et la pile nous devient plus familière. De plus, cela permet de raviver, au cours de chimie, des notions de physique (La loi d’Ohm … ça vous dit quelque chose ?).

Pour celui qui n’aurait pas le temps de récolter le matériel, j’ai trouvé (évidemment cher lecteur du Canada ou du Maroc ou de … ce billet ne vous sera peut-être d’aucune utilité) une chaîne de magasins appelée Nature et Découvertes (loin de moi l’idée de faire de la publicité mais c’est un tuyau que je vous livre et vous évite peut-être des recherches inutiles) qui propose un kit « Drôles de piles » contenant tout ce dont on a besoin. Le coût est d’un peu moins de 15 euros (oui … avec du matériel de récupération … une carte musicale disséquée, des pièces de monnaie en cuivre, … cela revient moins cher).

Bon amusement.

PS : Ce challenge, je viens de le proposer à mes élèves. Que vont-ils me concocter ? Mystère et réponse bientôt (au retour de ces vacances d’automne)

pile-citron-nat-et-dec.jpg

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Déc 10 2007

Labo : Electrolyse de NaCl

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print.gifNous nous proposons de réaliser l’électrolyse de NaCl et de mettre en évidence les phénomènes qui se produisent aux deux électrodes. Le dispositif n’est guère complexe, à conditition de disposer

  • d’un générateur permettant de d’appliquer une tension de 20-30V (pourquoi pas quelques piles en série … ?),
  • de batonnets de graphite (si vous avez des fils de platine … c’est mieux car le graphite a tendance à s’effriter),
  • une plaque de PVC (matériau poreux) pas trop épaisse (1cm),
  • un récipient adéquat,
  • une solution de NaCl (sel de cuisine),
  • quelques cables et pinces « crocodile » pour réaliser le circuit,
  • de la phénolphtaléine (indicateur acide-base … de l’extrait de jus de chou rouge, vert en milieu basique et rouge en milieu acide,  pourrait tout aussi bien être utilisé).


electrolyse-nacl-schema.jpg



Lorsque la tension est appliquée un dégagement gazeux s’observe aux deux électrodes

  • à l’anode (borne +), site de l’oxydation, le Cl est oxydé en Cl2 gaz : odeur caractéristique de dichlore, l’apparition d’une coloration jaune verdâtre (dichlore dissous) et l’absence de coloration de l’indicateur (on pourrait aussi montrer le pouvoir décolorant du dichlore) (rem: en solution diluée, le gaz produit est du dioxygène);

  • à la cathode (borne -), site de la réduction de l’eau H2O (2H2O + 2e → H2 + 2OH ) : Mise en évidence des ions OH par la phénolphtaléine (fuchsia en milieu basique, incolore en milieu acide).

     Et la video …





    Quel est le rôle de la paroi PVC ? On évite le mélange des produits des réactions de réduction et d’oxydation … leur identification est ainsi possible. Si on enlève cette paroi, il y aura réaction entre le dichlore et l’hydroxyde de sodium avec formation d’un mélange de chlorure et d’hypochlorite (c’est l’eau de javel) suivant la réaction

    2NaOH + Cl2 → NaCl + NaOCl + H2O


    Quelques liens

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Déc 05 2007

[Labo] Dosage du SO2 dans le vin

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la manip en pdfDans l’antiquité déjà, Romains et Egyptiens utilisaient le dioxyde de soufre pour conserver les denrées alimentaires. Nous nous proposons de doser cet additif dans un vin blanc.

Le dioxyde de soufre SO2 (ainsi que les composés dérivés sulfites, hydrogénosulfites, Na2SO3, NaHSO3, K2S2O5, CaSO3, Ca(HSO3)2, …) possède un double intérêt dans la conservation des aliments

  • il a une activité ANTI-MICROBIENNE et STABILISANTE grâce à son pouvoir inhibiteur sur certains enzymes.
  • il PREVIENT L’OXYDATION des légumes et jus de fruits frais et  empêche ainsi le brunissement de ces denrées. 

La toxicité du dioxyde de soufre est relativement faible (du moins pour les doses moyennes normalement ingérées : aux USA, 0,17 mg par kg de poids corporel et par jour soit ±10000 moins que la dose létale à 50%) sauf pour certaines personnes présentant une sensibilité particulière (certains asthmatiques entre autres).

En tant qu’additif alimentaire (E220 – E227) l’utilisation des sulfites est réglementée et, étant donné son action destructrice sur la thiamine (vitamine B1),  l’emploi est limité à des aliments qui ne constituent pas des sources essentielles de cette vitamine tels que les fruits secs, les fruits pour confitures, la moutarde, la bière, les jus de fruits, les vins, etc….

so2-etiq.jpg

Dans le cas du vin et pour les raisons citées ci-dessus, le vin subit un double sulfitage : d’abord après foulage et ensuite en fin de fermentation. L’adjonction de sulfite est strictement règlementée. En Europe la dose maximale autorisée est de 210mg/L pour un vin blanc (160mg/L pour un vin rouge) et dès que le taux dépasse les 10mg/L, la mention « contient des sulfites » doit obligatoirement apparaître sur l’étiquette.

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Nov 16 2007

Labo : La vérité sur la pile citron ;-)

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(26/10/2008) Une petite mise à jour : Un coffret « Drôles de piles »

La pile citron  est un grand classique de l’activité scientifique. Quel bonheur 😉 de constater qu’un citron est capable de remplacer une pile bouton et d’alimenter en énergie une carte musicale.

pile-citron.jpg

Disons tout de suite que le citron c’est bien mais une orange, une pomme de terre ou tout simplement une solution saline peuvent jouer le même rôle avec plus ou moins d’efficacité.

Les sciences appliquées du CESU ont testé pour vous la pile citron et la pile patate et ont tenté de distinguer le rôle des constituants.

Il s’agit (bien évidemment) d’une réaction d’oxydo-réduction entre les couples Zn/Zn++ (une des électrodes) et H2/H+ (solution acide du citron). Dans cet échange d’électrons, le zinc (Zn°) va réduire en H2 (on peut éventuellement observer une effervescence) les ions H+ présents dans le citron. L’ajout de l’électrode en cuivre est de « détourner » le transfert des électrons dans un circuit externe capable d’alimenter (faiblement) un dispositif non gourmand en énergie (une puce extraite d’une carte musicale, un réveil à affichage digital, une calculette, …). Donc, au niveau de l’électrode en cuivre les H+ viennent « chercher » les électrons et subissent la réduction.

Cette hypothèse étant formulée nous avons tenté de la vérifier, de la compléter en modifiant certains paramètres ou en cherchant des informations sur le net.

  1. S’agit-il d’une pile style Daniell (Cu/Zn) dans laquelle l’électrolyte serait remplacé par le jus du citron ? Ou non ? La réponse est difficile à donner et le doute existe comme on peut le lire ici. A notre avis il ne s’agit pas d’une pile Cu/Zn. En effet, les potentiels  E° (tableau des potentiels de réduction) pour les deux couples
    • Zn/Zn++  E°=-0763V
    • Cu/Cu++  E°=0,345V

    devraient nous donner une tension de 0,345 -(-0,763)=1,1V et nous avons obtenu moins de 1V (0,95V). En réalité la réaction d’oxydo-réduction est celle mettant en jeu le Zn et les ions H+, le cuivre ne jouant qu’un rôle « secondaire » d’électrode auxilliaire.

  2. Pour étayer cette affirmation, on pourrait vérifier que le remplacement de l’électrode de cuivre par une électrode « inerte » (platine ou carbone) ne modifie pas/peu la tension. C’est ce qui semble être le cas si on en croit cet article extrait de Journal of Chemical Education,  Vol. 75, No. 2, 1998.
  3. Par contre, le rôle réducteur du zinc peut être prouvé en remplaçant le zinc par du magnésium Mg/Mg++ E°=-2,372V) plus réducteur. La tension observée est sensiblement plus importante (de l’ordre de 1,5V). Nos mesures le montrent (voir tableau ci-dessous).
  4.  Et le citron ? Nos mesures montrent que si on remplace le citron par une pomme de terre la tension mesurée est très/très légèrement inférieure. La différence est-elle négligeable ou peut-elle être attribuée à la plus grande acidité du citron ? L’article du Journal of Chemical Education aborde ce sujet en remplaçant le citron par une solution d’acide citrique de concentration comparable (5-8% d’acide citrique). Les membranes du citron sont alors responsables d’une résistance élevée et donc d’un courant plus faible.
  5. Quel dispositif peut-on alimenter ? Le courant obtenu est extrêmement faible et alimenter une ampoule relève du rêve.
  6. Et avec un dispositif « série » ? Si on place en série plusieurs piles citron ou pomme de terre, on constate que, en accord, avec la théorie les tensions s’additionnent avec effet sur l’intensité du courant.

pile Zn et Cu

pile Mg et Cu

pile citron

pile pomme de terre

pile pomme de terre

1 citron 0,99 V 1 pomme de terre 0,97 V 1 pomme de terre 1,43 V
2 citrons 1,95 V 2 pommes de terre 1,95 V 2 pommes de terre 2,92 V
3 citrons 2,86 V 3 pommes de terre 2,81 V 3 pommes de terre 4,39 V
4 citrons 3,80 V 4 pommes de terre 3,76 V 4 pommes de terre 5,70 V

mesures effectuées 11/07 par la 6SA du CESU

et la video …


Les références (liens) de cet article étaient accessibles en novembre 2007. Si vous constatez un lien mort, pourriez-vous me le signaler dans les commentaires. merci.

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Nov 13 2007

Labo: La pile Daniell Cu/Zn …

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En guise d’introduction … Bien que les phénomènes électriques aient été observés dès l’Antiquité (par frottement d’un morceau d’ambre, elektron en grec, sur de la fourrure) ce n’est que vers 1800 que Alessandro Volta (suite aux travaux de Luigi Galvani sur l’électricité animale) réalisa ses premières piles à base de disques métalliques et de solutions salines. Le but de cette manipulation est de réaliser une pile rudimentaire similaire à celles réalisées par Volta. Et en pratique … Partie 1 : Rassemblons le matériel et les produits nécessaires …

  • matériel : voltmètre, ampèremètre, cordons, béchers, électrodes (lames) de cuivre et zinc, tube en U.
  • préparer des solutions CuSO4 et ZnSO4 0,1 mol/L 
  • décaper des lames de cuivre et de zinc
  • préparation d’un pont électrolytique (tube un U)
    • faire bouillir 250 mL d’eau (pour 2 ponts … évidemment tout dépend de la taille de votre pont   😉  );
    • dissoudre dans la solution bouillante 25 g de KNO3 ou KCl;
    • arrêter de chauffer. Dissoudre 5 g d’agar-agar. Agiter.
    • remplir à ras bord les tubes en U avec la solution 10 % en KNO3 et 2 % en agar-agar
    • laisser refroidir;
    • le pont peut être conservé plusieurs jours. Evitez cependant le dessèchement des extrémités.

 Partie 2 : Activités

  • Activité 1 : Nous disposons de cuivre et de zinc sous deux formes : la forme métallique Cu ou Zn et la forme ionique Cu2+et Zn2+. Une réaction est-elle possible entre l’une ou l’autre forme ? Vérifions les différentes possibilités.

 Dans un bécher, on introduit 250 mL de solution CuSO4 ou ZnSO4 et on plonge une tige métallique (cuivre ou zinc). Que se passe-t-il ? Y a-t-il réaction ? La décrire.

pile1.jpg

On constate un dépôt noir de cuivre (amorphe) sur l’électrode de zinc plongée dans la solution de sulfate de cuivre. La réaction est  Zn° + Cu2+  —>  Zn2+ + Cu° . Une telle réaction implique un transfert d’électrons entre un donneur, le Zn° (on l’appellera réducteur) et un accepteur le Cu2+ (on l’appellera oxydant). Et si on détournait ces électrons dans un circuit extérieur ce courant électrique pourrait (peut-être) alimenter un dispositif (lampe, …) ?

  • Activité 2 : Réalisons une pile.

pile2.jpgOn réalise le montage comme sur le schéma ci-contre . On place d’abord un ampèremètre dans le circuit extérieur. Observe-t-on un courant électrique ? La très faible intensité est due à la résistance interne très élevée. Il serait possible avec cette pile de faire fonctionner une montre/calculatrice à affichage digital ou encore une carte musicale. On remplace l’ampèremètre par un voltmètre. On mesure ainsi la tension de la pile (1,1 V). Cette valeur est en accord avec les potentiels normaux des deux couples redox

  • Cu/Cu2+ E°=0,345 V
  • Zn/Zn2+ E°=-0,763 V

pile3.jpg  Et ça donne quoi … en vrai ? Voici une adaptation réalisée par les élèves de 6SA (CESU, Tournai). Le zinc  a été remplacé par du magnésium et le pont électrolytique est constitué d’un tube en U rempli d’une solution concentrée de KCl et bouchée au deux extrémités par de l’ouate. La musique quant à elle   😕   … bof. Mais ça marche   :smile:  .



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