CHIMIE ou MAGIE ?

Introduction

Matériel

• eau distillée
• iodate de potassium
• acide sulfurique
• acide malonique
• sulfate de manganèse monohydraté
• amidon soluble (type Videx) ou amidon que l'on aura fait bouillir.
• peroxyde d'hydrogène
• 1 becher de 1 L
• 3 becher de 500 mL
• mélangeur magnétique avec barreau magnétique

Méthode et observations

La réaction commence par le mélange de trois solutions incolores. La couleur du mélange en résultant oscillera entre incolore, ambre et bleu intense pendant 3 à 5 minutes. Le résultat final est un mélange bleu-noir avec une forte odeurd'iode.

• Solution A
  
  Ajouter 43 g d'iodate de potassium (KIO₃) à env. 800 mL d'eau distillée. Y ajouter, en mélangeant, 4,5 mL d'acide sulfurique (H₂SO₄). Continuer à mélanger jusqu'à dissolution complète. Compléter le volume jusqu'à 1 L.

• Solution B
  
  Ajouter 15,6 g d'acide malonique (HOOCCH₂COOH) et 3,4 g de sulfate de manganèse monohydraté (MnSO₄ . H₂O) à env. 800 mL d'eau distillée. Y ajouter 4 g d'amidon soluble. Mélanger jusqu'à dissolution complète. Compléter le volume jusqu'à 1 L.

• Solution C
  
  Diluer 400 mL de peroxyde d'hydrogène à 30% (H₂O₂) dans de l'eau distillée pour avoir 1 L de liquide.

Procédure

1. Placer le barreau magnétique dans le grand becher.
2. Verser 300 mL de chacune des solutions A and B dans le becher.
3. Démarrer le mélangeur. Ajuster la vitesse pour produire un grand tourbillon.
4. Ajouter 300 mL de la solution C dans le becher. Il faut absolument ajouter la solution C après avoir mélangé les solutions A + B sinon la démonstration ne fonctionnera pas.

Explications

La réaction de Briggs-Rauscher

IO₃^- + 2 H₂O₂ + CH₂(CO₂H)₂ + H⁺ ICH(CO₂H)₂ + 2 O₂ + 3 H₂O

On peut décomposer cette réaction en deux parties :

IO₃^- + 2 H₂O₂ + H⁺ HOI + 2 O₂ + 2 H₂O

Cette réaction a lieu quand la concentration en ions I^- est faible ou quand elle est forte. Ces deux processus réduident l'iodate en acide hypoiodeux. Le processus radical produit de l'acide hypoiodeux à une vitesse beaucoup plus rapide que le processus non-radical.

Le HOI produit dans la première partie de la réaction devient un réactif dans la deuxième partie.

HOI + CH₂(CO₂H)₂ ICH(CO₂H)₂ + H₂O

Cette réaction comprend aussi deux composantes :

I^- + HOI + H⁺ I₂ + H₂O

I₂CH₂(CO₂H)₂ ICH₂(CO₂H)₂ + H⁺ + I^-

La couleur ambrée provient de la formation de I₂. Le I₂ se forme à cause de la production rapide de HOI au cours du processus radical

• Lors du processus radical, HOI est créé plus vite qu'il ne peut être consommé. Une partie de HOI est utilisée pendant que l'excès est réduit en I^- par le peroxyde d'hydrogène. La concentration en I^- s'accroit jusqu'au point où le processus non-radical prend le dessus. Cependant, ce processus non-radical produit HOI à une vitesse beaucoup plus faible que le processus radical, aussi la couleur ambrée commence à s'éclaircir puisque I₂ est consommé plus vite qu'il ne peut être créé. A la longue, la concentration en I^- diminue assez pour que le processus radical recommence et que le cycle puisse se répéter lui-même.
• La couleur bleu foncé est le résultat de l'agglutination de I^- et de I₂ à l'amidon présent dans la solution.

  Précautions

  • Cette démonstration ne fonctionnera pas si des ions Cl^- sont présents !!!

  • Cette démonstration fait appel à de l'iode. Portez des lunettes de sécurité et des gants. Réalisez la démonstration dans un endroit bien ventilé, de préférence sous une hotte.

  • Soyez prudent en préparant les solutions car les produits chimiques impliqués contiennent des agents irritants et oydants.

  • Neutralisez l'iode en le réduisant en iodure. Pour cela, ajoutez env. 10 g de thiosulfate de sodium au mélange. Mélangez jusqu'à ce que la solution soit incolore. La réaction entre l'iode et le thiosulfate est exothermique et la solution peut devenir très chaude. Après refroidissement, le liquide peut être évacué dans l'évier.

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