3C Chi Transformations de la matière : Introduction

jeudi 20 janvier 2011 par Luc Tartier

Nous avons déjà parlé de transformations et de réactions mais cette fois il faudrait savoir quelles sont les bonnes proportions des réactifs, et prévoir la quantité des produits...

Expérience :

Pour éviter les projections, nous utilisons des lunettes de protection !

On découpe un morceau de sodium métal (conservé dans un solvant organique non miscible à l’eau et plus dense qu’elle) et on mesure sa masse (le reste de l’huile reste sur le papier filtre) : m(Na) = 0,13 g
On place le sodium dans un cuve remplie d’eau à laquelle on a ajouté quelques gouttes de phénolphtaléïne (indicateur coloré).

On observe que le sodium devient une boule blanche qui se promène à la surface de l’eau à cause de l’effervescence et provoque l’apparition d’une couleur rose révélant sa basicité donc la formation d’ions hydroxyde HO^-.
On recommence avec m’(Na) = 0,49 g mais cette fois on attrape la boule avec une petite épuisette et on récupère le gaz produit dans un tube à essai préalablement rempli d’eau.
On approche le tube tenu dans un chiffon vers la flamme du bec bunsen. L’aboiement de la déflagration montre qu’il s’agit de dihydrogène H₂. Quel volume de ce gaz a été produit par notre réaction ?
Pour neutraliser la solution, on peut utiliser de l’acide sulfurique H₂SO₄. Notre solution d’acide est notée 1:30. Quel volume faut-il mettre ? On rappelle que la masse totale de sodium qui a réagi avec l’eau est m + m’ = 0,62g
Le professeur verse d’abord 18 mL d’acide mais la couleur rose persiste. Il en ajoute 3 mL et la solution redevient limpide. Que contient-elle ? Pourrait-on la boire ? Est-elle dangereuse pour l’environnement ?

Les réactions chimiques de l’expérience :

Réaction du sodium et de l’eau : 2Na + 2H₂O → 2Na⁺ + 2HO^- + H₂
Explosion du dihydrogène dans l’air : 2H₂ + O₂ → 2H₂O
Neutralisation de la solution : HO^- + H₃O⁺→ 2H₂O

Pour épater la galerie, on peut mettre le sodium sur un morceau de papier gras sur la cuve. Pas de contact avec l’eau, sauf si on fait venir un peu d’eau :

La réaction étant très exothermique et la quantité d’eau faible, le dihydrogène s’enflamme avec l’oxygène de l’air. La solution de soude produite se concentre avec l’évaporation de l’eau et à la fin une boule de soude peut exploser...

Attention aux projections !

La fumée emporte aussi de la soude en petites particules donc il faut bien aérer la pièce.