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6 décembre 2010 1 06 /12 /décembre /2010 15:54

Un peu de chimie amusante :

 

 

 

 

Pauvre petit nounours, il a pris cher...

 

Le détails des ingrédients de cette expérience :

- l'ours d'or ou "bonbons nounours" (gummy bear) est composé de sucre, sirop de glucose, parfums artificiels, colorants, acide citrique et de gélatine. (la gélatine peut être remplacer par de la pectine pour les végétariens).

- l'eau de javel dont le nom chimique est "solution de chlorate de potassium".

 

Le sucre (molécules de sucrose) réagit avec le chlorate de potassium via une réaction d'oxydo-réduction : il y a transfère d'électron entre le réducteur et l'oxydant.

 

Calculons les dégrées d'oxydation pour savoir qui est oxydé, qui est réduit et de combien d'électrons afin équilibrer la réaction :

 

Quelques règles sur les réductions d'oxydo-réduction:

 

- Le dégrée d'oxydation indique le nombre d'électrons qu'un atome a en trop ou en moins par rapport à son état fondamental (0).

- Le degrée d'oxydation d'une molécule est égale à sa charge électrique.

- L'oxygène a un dégrée d'oxydation de -II et l'hydrogène de +I.

 

"L'oxydant fixe des électrons, le réducteur cède des électrons"

 

 

1- les réactifs

 

Pour le carbone (sucrose) : formule chimique C12H22O11 avec une charge électrique de 0.

On a donc : 12 x (dégrée d'oxydation du carbone sucrose) + 22 x (+I) + 11 x (-II) = 0

 

Ce qui donne : dégrée d'oxydation du carbone dans le sucrose = 0

 

 

 

Pour le chlore (ion chlorate) : formule chimique ClO3 avec une charge électrique de -1.

On a donc : (dégrée d'oxydation du chlore dans la javel) + 3 x (-II) = -1

 

Ce qui donne : dégrée d'oxydation du chlore dans le javel = -1 - 3 x (-II) = -1 + VI = + V

 

 

2- Les produits de la réaction (les atomes sont evidement sont les mêmes ils ont juste échanger des électrons en transformant leur structure moléculaire).

 

Pour le carbone : formule chimique CO2 avec une charge électrique de 0.

On a donc : (dégrée d'oxydation du carbone CO2) + 2 x (-II) = 0

 

Ce qui donne : dégrée d'oxydation du carbon CO2 = + IV

 

 

 

Pour le chlore (ion chlore) : formule chimique Cl- avec une charge électrique de -1.

 

On a donc : (dégrée d'oxydation du chlore) = -I

 

 

Résumons :

 

Le carbone passe de 0 à + IV, chaque atome perd (en moyenne) 4 électrons, c'est le réducteur (qui s'oxyde en dioxyde de carbone, c'était facile).

Le chlore, quant a lui, passe de +V à -I, chaque atome gagne 6 électrons, c'est l'oxydant (qui ce réduit).

Pour équilibrer les deux demi-réaction (et faire que le carbone et le chlore s'échangent le même nombre d'électron) il faut 24 électrons (soit 6 atomes de carbone et 4 atomes de chlore). Mais comme une molécule de sucrose compte 12 atomes de carbone et que j'aime pas mettre de demi-molécule dans mes equations j'ai équilibré la réaction avec 48 électrons.

 

gummy-bear.gif

 

 

Il s'agit donc d'une oxydation du sucrosepar le chlorate de potassium chaud. C'est réaction est dite exothermique (elle dégage de la chaleur). Cette chaleur va probablement aussi déclencher l'oxydation du sucrose par l'oxygène de l'air, le nournours va brûler pour ne laissé un petit morceau de charbon (le carbone solide : C(s)).

Cette réaction du sucre avec le chlorate de potassium (aussi présent dans certain engrais) est bien connu pour faire des bombes artisanales, car en plus de la chaleur il y a transformation de l'état condensé (solide et/ou liquide) en gaz : CO2, et H2O (qui s'évapore à la température de la réaction). Il y a donc augmentation très rapide du volume (1 g de gaz occupe 22,4 Litres CNTP[1] contre environ 1 mL pour les solides ou les liquides), à volume constant cela entraine une brusque augmentation de la pression, en ce dilatant (très rapidement) les gaz vont créer un onde de choc, c'est l'explosion! 

 

 

Deux conclusions sur cette experience peuvent donc être faite :

 

- la javel ça décape (ça oxyde)! c'est d'ailleurs pour cela qu'on l'utilise et qu'on fait attention! (faudrait pas finir comme le petit nounours)

- les bonbons nounours ça dégage pleins d'énergie (des calories)! C'est pour cela que c'est aussi bon mais qu'il faut pas en manger trop. En effet la réaction d'oxydation est la même qui va se produire dans nos cellules lorsqu'on mange des bonbons (pas avec la même cinétique bien sur).

 

Allez reprenons un petit nounours pour le plaisir :

 

 

 

Il reste finalement une petite question : Est ce que ça ne marche qu'avec les nounours rouges ou s'agit il d'une simple coïncidence?

 


[1] Condition Normale de Température et de Pression.

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Published by doc-fab - dans Sciences
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