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Le dioxyde de carbone (CO2) est un gaz inodore et incolore et par conséquent il est impossible de le détecter à l'œil nu. Vous devez prélever un échantillon d'air (ou de CO2) et ensuite effectuer un des tests pour identifier la présence de dioxyde de carbone. Parmi ces tests, vous pouvez faire barboter votre échantillon dans de l'eau de chaux ou tenir une buchette incandescente dans le gaz testé pour voir si la flamme s'éteindra en présence de CO2.
Étapes
Prélevez un échantillon de gaz. Avant de commencer le test, vous devez disposer d'une éprouvette scellée remplie de dioxyde de carbone. Le prélèvement peut se faire à partir d'une bonbonne de gaz, d'un tube d'ébullition ou de tout autre récipient hermétique. Le prélèvement se fait normalement dans un bêcher contenant de l'eau. Étant donné que le dioxyde de carbone est plus dense que l'air, vous pouvez le prélever à l'aide d'une seringue à gaz.
Mélangez du carbonate de calcium avec de l'acide chlorhydrique (HCl). Le moyen le plus simple de prélever un échantillon de CO2 est de faire réagir ces deux substances. Tout d'abord, vous devez verser 20 ml de HCI dans une fiole conique. Versez ensuite 15 ml de carbonate de calcium dans la fiole. Dès que la réaction va commencer, recouvrez votre fiole d'un bouchon et d'un tube d'alimentation. En fait, le gaz va passer à travers ce tube et pénétrer dans une éprouvette retournée (qui a été immergé dans un bol rempli d'eau). Si l'eau contenue dans l'éprouvette n'est pas stable, cela veut dire que le prélèvement est effectif [1].- Le prélèvement peut toujours se faire tant que la réaction se poursuit.
- Une petite quantité d'acide chlorhydrique dilué à une concentration de 1 M suffit pour effectuer des démonstrations en classe. Pour de meilleurs résultats, diluez votre solution à des concentrations de 2 M, mais faites très attention lors de la manipulation des produits chimiques. L'équation décrivant la réaction est la suivante : CaCO3(s) + 2HCl(aq) ==> CaCl2(aq) + H2O(l) + CO2(g).
- Faites très attention lorsque vous manipulez de l'acide chlorhydrique. Pour plus de sécurité, essayez de porter un gant, des lunettes de protection, une blouse de laboratoire et évitez tout contact de la peau avec la substance ! Il serait préférable de ne déclencher cette réaction que si vous pouvez avoir accès à un véritable laboratoire [2].
Couvrez le tube à essai. Posez-le sur une grille de support pour le garder en lieu sûr jusqu'au moment de l'utiliser. Vous pouvez le recouvrir d'un petit morceau de liège ou de tout autre bouchon pour assurer le transfert de l'échantillon vers d'autres récipients. Fermez hermétiquement le récipient pour éviter que le gaz ne s'échappe. Si le tube est laissé ouvert, le gaz va se mélanger à l'air et le test est moins efficace.Publicité
Faites barboter l'échantillon dans l'eau de chaux. Pour de meilleurs résultats, faites barboter le gaz prélevé dans de l'eau de chaux. Il s'agit en fait d'une solution diluée d'hydroxyde de calcium (encore appelée chaux étreinte). Lorsque l'échantillon est en contact avec la solution, il se forme des précipités solides de carbonate de calcium (la craie pure ou le calcaire). Ces précipités sont insolubles dans l'eau [3]. De plus, si le gaz prélevé contient du CO2, l'eau de chaux devient trouble et blanche comme du lait [4].- L'eau de chaux est aussi parfois appelée « lait de chaux ».
Préparez de l'eau de chaux. Il s'agit d'un procédé plutôt simple qui consiste à diluer de l'hydroxyde de calcium dans de l'eau. L'hydroxyde de calcium (Ca(OH)2) est une poudre blanche indolore et vous pouvez en acheter chez n'importe quel distributeur de matériel de laboratoire. Une fois mélangée, l'eau de chaux pure devient transparente, incolore, avec une légère odeur terreuse et le gout amer de l'hydroxyde de calcium. Suivez les étapes suivantes pour préparer votre propre solution saturée d'hydroxyde de calcium.- Versez 5 ml d'hydroxyde de calcium dans un récipient en verre propre de 4 litres (ou moins). Étant donné que l'eau de chaux est une solution saturée, il peut y avoir des résidus non dissouts dans le récipient. Tant que la capacité de votre récipient ne dépasse pas 4 litres, 1 culière à café d'hydroxyde de calcium devrait suffire pour que la solution obtenue soit saturée [5].
- Remplissez le récipient d'eau distillée ou d'eau du robinet. Avec l'eau distillée, vous obtiendrez une solution pure, quoique les composés minéraux présents dans l'eau du robinet ne vont pas altérer le test.
- Couvrez le récipient. Agitez vigoureusement la solution pendant 1 à 2 minutes et laissez reposer 24 heures.
- Versez la partie la plus claire de la solution (qui flotte à la surface de l'eau) à travers un filtre à café ou un papier filtre. Veillez à ne pas remuer les dépôts. Si nécessaire, répétez cette étape jusqu'à ce que vous obteniez la solution la plus claire possible. Conservez-la dans une bouteille ou un bocal propre.
Mélangez le gaz avec l'eau de chaux. Remplissez à moitié un tube à essai d'eau de chaux, puis portez à ébullition. Avec un tube d'alimentation, faites passer directement le contenu du tube d'échantillonnage de CO2 dans l'eau de chaux bouillante. Si vous n'avez pas un tube d'alimentation, vous pouvez utiliser une paille métallique ou un tuyau flexible. Laissez le gaz former des bulles dans le liquide et attendez que la réaction commence.- Si vous préférez ne pas faire bouillir la solution, utilisez une seringue à gaz pour vider directement le CO2 dans le tube à essai rempli à moitié d'eau de chaux. Couvrez le tube à essai et agitez vigoureusement pendant 1 à 2 minutes. Si le gaz prélevé contient du CO2, la solution devient trouble [6].
Observez l'eau trouble. Si l'échantillon de gaz contient du CO2, l'eau de chaux doit avoir un aspect blanc laiteux à cause des particules de carbonate de calcium. Pour déclencher immédiatement la réaction, vous devez porter à ébullition la solution et faire passer le gaz directement dans l'eau de chaux. Si rien ne se produit pendant environ une minute, cela veut dire simplement que votre échantillon ne contient pas de dioxyde de carbone [7].
Apprenez la réaction chimique. Pour indiquer la présence ou non de CO2 dans un échantillon, il est important de comprendre les phénomènes chimiques qui se produisent lors d'une réaction. L'équation chimique qui décrit ce test est la suivante : Ca(OH)2 (aq) + CO2 (g) -> CaCO3 (s) + H2O (l). En d'autres termes, quand on mélange l'eau de chaux et un gaz (qui contient du CO2), on obtient de la chaux solide (des particules) et de l'eau liquide [8].- Si vous faites passer du CO2 dans l'eau de chaux longtemps, elle va finalement éclaircir. Voici pourquoi.
- CO2 + H2O==> H2CO3 (dioxide de carbone + eau = acide carbonique).
- H2CO3 + CaCO3 ==> Ca(HCO3)2 (acide carbonique + carbonate de calcium = carbonate acide de calcium).
- Le carbonate acide de calcium est soluble dans l'eau, ce qui rend votre solution claire !
Publicité- Si vous faites passer du CO2 dans l'eau de chaux longtemps, elle va finalement éclaircir. Voici pourquoi.
Essayez d'utiliser l'échantillon de gaz pour éteindre une flamme. Le dioxyde de carbone, en forte concentration, éteint les flammes. Tenez simplement une buchette allumée à l'intérieur du tube qui pourrait contenir du CO2. Si votre tube contient du dioxyde de carbone, la flamme doit s'éteindre immédiatement. La réaction entre l'oxygène et une autre substance est appelée combustion (production d'une flamme). Cette réaction chimique se fait en deux étapes, à savoir l'oxydation complète d'un composé organique et la réduction de l'oxygène. Si le feu s'éteint, c'est parce que l'oxygène est remplacé par du CO2, un gaz ininflammable.- Sachez que tout composé gazeux ne contenant pas d'oxygène provoque l'extinction d'une flamme. Par conséquent, ce test n'est pas fiable pour mettre en évidence le CO2, et cela pourrait vous conduire à une mauvaise interprétation [9].
Recueillez le gaz dans un tube à essai renversé. Avant de procéder à la mise en évidence du CO2, assurez-vous que le gaz prélevé a été correctement conservé et que le récipient est hermétiquement fermé. Assurez-vous que le tube ne contienne pas de gaz inflammable ou explosif. En pareil cas, l'introduction d'une buchette incandescente dans le tube à essai pourrait être dangereuse ou très effrayante.
Insérez une petite flamme dans le tube. Pour ce faire, vous pouvez utiliser une buchette ou une longue baguette. À la rigueur, un briquet ou une allumette fera aussi l'affaire. Toutefois pour garantir une expérience sans danger, évitez de rapprocher vos mains de l'ouverture du tube. En cas d'extinction immédiate de la flamme, cela veut dire que le tube contient une concentration élevée de dioxyde de carbone.
Sinon, utilisez une seringue de gaz pour éteindre une bougie. Remplissez-la de dioxyde de carbone. Utilisez ensuite une goutte de cire fondue pour fixer une petite bougie sur une pièce de monnaie. Posez ensuite la bougie dans une grande tasse et allumez-la. Connectez le tuyau en plastique au bout de la seringue, puis poussez le piston pour vider le CO2 au fond de la tasse. Si vous videz tout le contenu de la seringue en quelques secondes, la flamme devrait s'éteindre.Publicité
Éléments nécessaires
- De l'eau de chaux
- Un tube à essai chauffable
- Une seringue de gaz
- Un tube distributeur
- Un échantillon de CO2 (ou juste de l'eau)
Références
- ↑ https://earlieuk.wordpress.com/2011/02/18/how-to-collect-and-test-oxygen-hydrogen-and-carbon-dioxide/
- ↑ http://www.docbrown.info/page13/ChemicalTests/GasPreparation.htm#Ex 4.
- ↑ http://chemstuff.co.uk/analytical-chemistry/tests-for-gases/
- ↑ http://www.gcsescience.com/itestcarbondioxide.htm
- ↑ http://www.hometrainingtools.com/a/making-limewater-solution-science-teaching-tip
- ↑ http://mattson.creighton.edu/Download_Folder/MattsonGasBook4thEdCO2.pdf
- ↑ http://www.bbc.co.uk/schools/gcsebitesize/science/edexcel_pre_2011/chemicalreactions/preparinggasesrev4.shtml
- ↑ https://antoine.frostburg.edu/chem/senese/101/inorganic/faq/co2-detection.shtml
- ↑ http://chemstuff.co.uk/analytical-chemistry/tests-for-gases/
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