La densité du dioxyde de carbone
Démonstration
Cette expérience permet de démontrer clairement la densité plus élevée du dioxyde de carbone par rapport à l’air. Un flacon est rempli de dioxyde de carbone à partir d’une bouteille ou d’un générateur. Le gaz est ensuite versé sur une bougie allumée, ce qui éteint la flamme.
Organisation de la leçon
Il s’agit d’une démonstration rapide, simple, réalisée par l’enseignant et qui dure environ 2 minutes. Bien que cela puisse être fait comme une expérience de classe, cela ne vaut probablement pas le temps supplémentaire que cela prendrait. Cependant, l’aide des élèves pour la démonstration pourrait en renforcer l’impact.
| Appareil | Chimiques |
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Protection des yeux : lunettes de sécurité, ou lunettes de protection si manipulation de glace carbonique Gants de protection thermique et pince de manutention (si utilisation de glace carbonique) Béchers (100 cm3), 2 Flacon conique (250 cm3), avec bouchon ou bonde à ajuster Eclisses en bois |
Bougies (morceaux courts de 1-2 cm), 2 (Note 1) Cylindre de dioxyde de carbone avec détendeur (Note 2) Référez-vous à la section Santé & Notes de sécurité et techniques ci-dessous pour des informations supplémentaires. |
Notes de santé &sécurité et techniques
Lisez nos conseils standard de santé &sécurité
Portez une protection oculaire et des gants thermiques (isolants).
1 Des veilleuses ou des bougies chauffe-plats peuvent être utilisées à la place de courts morceaux de bougie.
2 Bouteille de dioxyde de carbone – voir la carte des risques du CLEAPSS et également la section 9.9 du manuel de laboratoire sur le stockage et l’utilisation en toute sécurité des bouteilles de gaz.
3 Si vous utilisez du dioxyde de carbone solide (glace sèche), celui-ci doit être obtenu dans les 24 heures précédant la démonstration en quantité sensiblement plus importante que celle requise pour l’expérience, et stocké dans un récipient isolé ventilé jusqu’à ce qu’il soit nécessaire. Toutes les manipulations doivent être effectuées à l’aide de gants de protection thermique et de pinces de manutention – voir la carte des risques du CLEAPSS.
Si l’on ne dispose ni d’une bouteille de dioxyde de carbone ni d’une réserve de glace sèche, le dioxyde de carbone gazeux peut être généré chimiquement – voir Techniques standard : Génération de collecte et de test des gaz . Remplacer l’entonnoir à chardon par une entonnoir à robinet ou une ampoule à décanter non bouchée. Ajoutez l’acide chlorhydrique (100 cm3, 2 M – IRRITANT) quelques cm3 à la fois aux copeaux de marbre (10 g) pour générer un flux régulier de dioxyde de carbone, et laissez le gaz le plus lourd déplacer l’air du flacon de collecte. Ceci peut être vérifié en échantillonnant le gaz sortant du col du flacon à l’aide d’une pipette pour aspirer un échantillon de gaz, puis en le faisant barboter à travers de l’eau de chaux fraîche dans un tube à essai. Un laitage immédiat et dense de l’eau de chaux devrait indiquer que le flacon est plein de dioxyde de carbone, qui peut alors être solidement bouché jusqu’à ce qu’il soit nécessaire pour la démonstration.
Le flacon conique de 250 cm3 peut être rempli avant la leçon, soit avec du gaz provenant de la bouteille, soit en ajoutant quelques morceaux de glace carbonique, et en les laissant s’évaporer dans le flacon. La fiole doit être légèrement bouchée et clairement étiquetée pour que la classe puisse lire l’étiquette, mais l’enseignant peut préférer préparer la fiole au moment voulu pendant la leçon.
Procédure
a Placez les deux béchers côte à côte sur le banc et mettez une courte longueur de bougie dans chacun.
b Allumez les bougies avec une attelle. Elles continueront à brûler.
c Versez le dioxyde de carbone de la fiole dans un des béchers et la bougie s’éteindra tandis que la bougie dans l’autre bécher continuera à brûler.
d Essayez de rallumer la première bougie avec une attelle. Cela échouera et l’attelle s’éteindra.
e Versez maintenant le dioxyde de carbone hors du bécher, et essayez à nouveau de rallumer la bougie. Cela devrait maintenant réussir.
Notes d’enseignement
Pointez l’utilisation du dioxyde de carbone dans certains types d’extincteurs et les raisons de son utilisation.
Le dioxyde de carbone (masse moléculaire relative 44) est environ une fois et demie plus dense que l’air (masse moléculaire relative moyenne d’environ 29), et le mélange de gaz de densités différentes par diffusion peut être un processus lent à moins que le mélange ne soit délibérément remué. Par conséquent, les gaz peuvent être efficacement versés d’un récipient à l’autre, et aussi bien sûr être recueillis dans un flacon ou un bocal à gaz par déplacement d’air.
A titre de démonstration supplémentaire, la présence d’une couche de gaz dense dans le bécher contenant du dioxyde de carbone peut être montrée en soufflant une petite bulle de savon (à l’aide d’un mélange à bulles commercial) et en l' »attrapant » dans le bécher (un bécher plus grand facilitera cette opération !). Avec de la chance, la bulle descendra dans le bécher sans éclater et procédera ensuite à la » flottaison » sur la couche de dioxyde de carbone.
Le dioxyde de carbone peut également être versé dans un tube à essai contenant un peu d’eau de chaux. En l’agitant, l’eau de chaux deviendra laiteuse.
Une démonstration informative de la raison pour laquelle le dioxyde de carbone ne convient pas pour éteindre les feux impliquant des métaux en combustion comme le magnésium est décrite sur le site The General Chemistry Demo Lab.
Santé & Sécurité vérifiée, août 2016
Crédits
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