Foire Aux Questions de chimie

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(Redirigé depuis FAQ)

Cette FAQ (Foire Aux Questions, ou questions les plus fréquemment posées) a été compilée par Hadrien à partir des nombreuses discussions de l'ancien forum de chimie (le nouveau se trouve ici) et des échanges privés entre lui et d'autres contributeurs. Merci à : ECOLAMI, Unkky, Max, Lavoisier, Mad Chemist, Sachemist, Guy, Maurice et Alexchimiste.

Sommaire

1 Précautions

1.1 Précautions d'usage en chimie

Voir : Précautions en chimie

1.2 Expériences absolument déconseillées

Voir : Précautions en chimie

1.3 Comprendre l'étiquette sur un flacon et bien étiqueter ses substances et mélanges

Voir :

2 Où trouver des bons sites web, livres et autres ressources utiles ?

3 Produits chimiques

3.1 Comment s'en procurer ?

Consulter en priorité la page des vendeurs de matériel et produits, ainsi que la page de discussion associée.

3.2 Où s'en procurer ?

Consulter chacune des fiches des produits qui vous intéressent, où il est indiqué comment se les procurer.

3.3 Comment les éliminer ?

Cette question est récurrente. En effet, les produits chimiques les plus intéressants (pour leur réactivité) sont en général les plus dangereux, et leur élimination doit se faire en respectant certaines règles : il est hors de question de tout jeter à l'évier !

De manière générale, le coût de retraitement des déchets chimiques est assez élevé, et est assez énergivore. Les solutions aqueuses sont les plus difficiles et les plus coûteuses à éliminer, car les traitements sont plus longs que pour les espèces organiques. Les déchets aqueux sont généralement neutralisés, précipités, et éventuellement évaporés. Seuls les sels insolubles sont retraités, l'eau est rejetée dans le milieu naturel après vérification d'absence de dangerosité. Les déchets organiques ne subissent en général qu'un traitement d'incinération, en présence d'un catalyseur spécial pour les déchets soufrés et halogénés ; ces catalyseurs permettent d'éviter de produire des oxydes de soufre (acides), des dioxines (toxiques) ou des halogénopicrines par la combustion.

3.4 Catégories de déchets

  • Les acides et les bases concentrés peuvent être dilués, neutralisés et jetés à l'évier, à condition qu'ils soient non toxiques et non polluants. Il va de soi que les mélanges exotiques (mélange sulfonitrique SGH05, eau régale SGH05 et mélange sulfochromique SGH06SGH05) et les acides très réactifs (acide nitreux SGH05, acide chlorosulfonique SGH05, chlorure de thionyle SGH05SGH07) doivent être impérativement récupérés pour être traités, l'acide nitreux, l'eau régale et le mélange sulfonitrique peuvent être récupérés ensemble dans un bidon de récupération acides/oxydants et le mélange sulfochromique dans un bidon de récupération des métaux lourds. L'acide chlorosulfonique et le chlorure de thionyle doivent être récupérés séparément et doivent être neutralisés convenablement avant d'être éliminés (ils réagissent de manière explosive avec l'eau).
  • Le permanganate de potassium SGH09SGH07 peut être versé dans un bidon de récupération des substances oxydantes.
  • Toutes les substances organiques, notamment les solvants ne faisant pas l'objet d'un usage ménager, doivent être acheminées vers la déchetterie. Les alcools tels que le méthanolSGH06SGH02 l'éthanol SGH02, et les alcools jusqu'en C5-C6 peuvent être rejetés à l'évier sous grande eau car ils sont hydrosolubles et nourrissent les bactéries des stations d'épurations. (Tant que la quantité reste relativement faible, inférieure à quelques litres !)
  • Les solvants halogénés ou soufrés doivent dans tous les cas être acheminés à la déchetterie ! En particulier, le dichlorométhane SGH08 ou le diméthylsulfoxyde (DMSO). Ne jamais les jeter à l'évier, cela risquerait d'attaquer et boucher les canalisations, mais aussi de provoquer une grave pollution.
  • Le benzène SGH06SGH02SGH08, le tétrachlorure de carbone SGH06SGH08, le disulfure de carbone SGH02SGH08SGH07 et le trichloroéthylène SGH08SGH07 sont des produits hautement toxiques. Ils doivent, dans tous les cas, être acheminés dans un centre de traitement spécialisé, et être utilisés dans des conditions de sécurité particulières inhérentes à leur redoutable dangerosité. Ils sont par ailleurs bannis des laboratoires qui ne possèdent pas les équipements nécessaires (hottes, sorbonne, etc.).

Si vous possédez des produits chimiques dont vous ignorez les dangers, vous pouvez consulter le forum de chimie.

3.5 Substances radioactives - Objets radioactifs

Radiations ionisantes
  • Dans les anciens laboratoires ou pharmacies, dans son grenier, au fond d'une malle héritée du "grand-père" ou dans une brocante, il arrive que l'on retrouve des produits radioactifs jadis vendus sans problèmes (sels d'uranium ou thorium voire sels de radium !). Il faut pas les jeter en déchèteries, ni les disperser dans la nature. En France, les particuliers peuvent s'adresser à l'ANDRA qui récupère gratuitement ces objets. Consulter notamment cette page, trés instructive et qui montre bien d'autres exemples d'objets radioactifs (anciens paratonnerres, minéraux de collection, crèmes de "beauté" anciennes...). Voir aussi cette discussion sur le forum de physique.

4 Côté pratique

4.1 Comment nettoyer sa verrerie après une réaction ?

Voir : Nettoyage de verrerie

4.2 Comment éliminer les taches difficiles ?

Voir : Nettoyage de taches difficiles

4.3 Comment préparer des solutions diluées ou des mélanges ?

Voir : Préparation de solutions

4.4 Différences de noms chez les francophones

Voir : Dictionnaire de chimie Français-Québécois

4.5 Comment trouver un bon éluant pour une CCM ?

Voir : Optimisation de mélange d'éluants pour CCM et Chromatographie sur couche mince

4.6 Quels solvants sont miscibles entre eux ?

Voir : Miscibilité des solvants

5 Expériences avec les métaux

Voir :

5.1 Patinage du zinc, coloration de surface

Voici une vieille recette de restaurateur qui est un vrai secret d'atelier, donnée par Guy :

  • Décaper l'objet en zinc.
  • Préparer la solution suivante (porter une blouse, des gants et lunettes de protection) :
  • Plonger l'objet dans la solution corrosive. Il va se développer une succession de couleurs avec une lenteur telle que l'on peut s'arrêter au ton recherché. Dans l'ordre : violet, bleu acier, vert, jaune d'or, rouge pourpre.
  • Bien rincer à l'eau distillée.

5.2 Comment chromer une pièce en acier ?

  • On commence par cuivrer l'acier par électrolyse.
  • Puis on dépose le chrome sur le cuivre par électrolyse dans une solution acide de dichromate de potassium SGH03SGH06SGH08SGH05SGH09.

5.3 Extraction des terres rares et du thorium

On sépare les terres rares ou le thorium Radiations ionisantes des autres métaux en solubilisant le mélange dans HCl puis en faisant précipiter le composé intéressant par l'acide oxalique SGH07. En effet, les oxalates de terres rares et du thorium sont insolubles en solution acide.

5.4 Faire un dépot de vert-de-gris sur du cuivre

Il existe plusieurs façons d'obtenir une patine bleue sur du cuivre ou des alliages de cuivre (bronze, laiton...). La couleur bleue, ou verte, pouvant aller jusqu'au gris-vert est un mélange de diverses substances, comme l'hydroxyde de cuivre, le carbonate de cuivre, l'hydroxycarbonate de cuivre, hydroxysulfate de cuivre, complexes du cuivre II avec des amines, etc.

En fait, tout dépend de l'environnement dans lequel se trouve le cuivre ou l'alliage (atmosphère polluée par des oxydes de soufre, par des sulfures, air humide chargée d'embruns salés, air chargé de composés ammoniaqués (amines), etc.

La page de Wikipedia résume un peu tout ça : http://fr.wikipedia.org/wiki/Vert-de-gris. On trouve plein d'autres pages sur la manière de décaper ou au contraire patiner le cuivre et ses alliages.

Voilà donc une "recette" parmi plusieurs pour obtenir du cuivre patiné en bleu-vert-gris.

Tout d'abord, dégraisser la surface à traiter, avec de l'alcool de pharmacie.

Mélanger :

Appliquer au pinceau plusieurs couches sur la pièce puis frotter avec un pinceau sec. Laisser sécher, éventuellement avec un sèche-cheveux. Recommencer jusqu'à obtenir l'effet recherché.

Voici le résultat testé sur un plat en laiton :

À gauche, le plat décapé (couleur d'origine). À droite, la patine obtenue avec une "couche".

On peut éventuellement passer un peu d'ammoniaque SGH05SGH09 au pinceau pour obtenir une teinte plus bleu foncée (formation de complexes de cuivre), ou plus de vinaigre pour retirer de la couleur.

5.5 Extraction de l'argent métallique d'un alliage de plusieurs métaux, ou d'une solution d'argent

Méthode donnée par Guy, permettant par exemple de récupérer l'argent des bains de fixation de photographique argentique, ou des baguettes de soudure (Ag 56%, Cu 22%, Zn 17%, Sn 5%).

Il est possible d'attaquer l'alliage avec de l'acide nitrique SGH03SGH05 afin de tout solubiliser (tous les nitrates sont solubles). Puis chauffer pour éliminer l'acide nitrique en excès, et ajouter du chlorure de sodium ou de l'acide chlorhydrique SGH07SGH05 pour former un précipité blanc de chlorure d'argent AgCl, insoluble (les chlorures des autres métaux sont solubles). Filtrer et récupérer le précipité. Deux possibilités ensuite :

  • Traiter le précipité de AgCl par de la soude caustique SGH05 et du sucre à chaud, pour réduire les ions argent Ag+ en argent métallique.
  • Traiter le précipité de AgCl par une solution de thiosulfate de sodium SGH07 à 200 g/L. Après dissolution (en thiosulfate d'argent), placer dans la solution de la laine de fer. L'argent précipitera sur l'éponge. Retirer délicatement l'éponge et la tremper dans de l'eau distillée. Secouer l'éponge afin que l'argent métallique s'en détache. (Procédé plus efficace.)

5.6 Fabriquer des lingots d'argent

Méthode donnée par Guy, permettant de couler un lingot d'argent à partir de fragments récupérés (ou par la méthode ci-dessus).

L'argent n'est pas oxydé par le dioxygène de l'air, par contre il s'oxyde par le soufre, notamment par l'hydrogène sulfuré H2S, en sulfure d'argent de couleur noire.

Le dioxygène est cependant soluble dans l'argent à l'état liquide (T > 962 °C), ce qui fait qu'en refroidissant, le dioxygène est relargué et forme des boursoufflures dans l'argent.

Afin d'éviter ceci, on peut fondre l'argent dans un creuset en terre, avec ajout de charbon de bois en poudre ou de sucre sur le dessus, ce dernier se charbonnant en surface avec la chaleur, le creuset étant fermé par un morceau de terre réfractaire simplement posé sur l'ouverture.

Ensuite, on peut couler l'argent liquide dans un moule composé de sable, de poudre de charbon et d'un peu de colophane, dont la forme a préalablement été donnée par un morceau de bois.

5.7 Extraction de l'or métallique d'une solution de chlorure d'or

Sous diverses formes, cette question revient très fréquemment. (Merci à ECOLAMI et à Maurice.)

Dans un bain qui a dissous de l'or (bijoux, prothèses dentaires, composants électroniques, alliages divers...), on trouvera généralement aussi du cuivre, du nickel ou de l'argent, éventuellement du platine.

Une fois l'alliage attaqué par de l'eau régale, l'argent sera précipité sous forme de chlorure d'argent insoluble et se retrouvera au fond. Pour réduire sélectivement l'or, on peut employer l'acide formique SGH05 (à pH=4). On obtient alors une poudre très fine rougeâtre (trés difficile a recueillir). Le formol réduit le cuivre aussi donc il n'est pas recommandé.

On peut aussi traiter la solution par du chlorure de fer (II) ou du sulfate de fer (II). Dans les solutions neutres ou acides, tout l'or précipite sous forme d'une poudre brune Au, mais le platine reste en solution.

On peut aussi utiliser l'acide oxalique SGH07 pour précipiter l'or, mais la réaction est moins rapide. On a avantage à la faire à chaud, et il faut éviter qu'il y ait trop d'acide chlorhydrique qui ralentit la réaction. Là aussi le platine ne réagit pas.

En calcinant directement l'alliage on peut s'attendre à obtenir de l'or métallique, les autres métaux seront sous forme d'oxydes. Ceci est une propriété caractéristique des métaux précieux.

6 Chimie organique, extractions

6.1 Extraction de substances chimiques organiques

Voir la catégorie Extraction

6.1.1 Extraction et dosage des lipides

Par maurice

  • Dans un mélange :
    • On extrait la matière grasse soit quelques heures avec de l'acétone SGH02SGH07 à froid, soit (et c'est mieux) à chaud en extrayant avec de l'hexane SGH02SGH08SGH07SGH09 ou du cyclohexane SGH02SGH08SGH07SGH09 par reflux avec un soxhlet.
  • Dans une graine :
    • On commence par broyer la graine dans un moulin. On en prélève un échantillon de 1 à 10 g. On le sèche à l'étuve pendant 1 à 2 h entre 105 °C et 110 °C.
    • On introduit l'échantillon dans un tube de verre rétréci en bas, dont la sortie est garnie d'un petit tampon de coton hydrophile. On lave la poudre avec de l'éther de pétrole SGH02SGH07SGH08, d'éther éthylique SGH02SGH07 ou du cyclohexane SGH02SGH08SGH07SGH09 à trois reprises. Il faut épuiser la graine jusqu'à ce que le liquide qui en sort, évaporé sur un verre de montre, ne laisse plus de résidu.
    • On distille ensuite la solution au bain-marie pour chasser le solvant, dans une capsule tarée à parois verticales. On détermine la masse de l'huile par différence entre la masse de la capsule pleine d'huile et sa masse à vide. Pour éviter les pertes dues au mouvement ascendant de l'huile le long des parois pendant l'évaporation au bain-marie, il faut employer des capsules dont les parois verticales soient de 3 cm au moins. On accélère beaucoup l'évaporation du solvant en dirigeant un courant d'air vers la surface du liquide.

6.2 Séparation du solvant et du soluté

La technique la meilleure pour séparer le solvant de l'une substance organique (soluté) est probablement une distillation, d'autant plus que beaucoup de solvants sont très volatils. Attention : la plupart des solvants sont inflammables, et certains toxiques ! Prendre les précautions requises...

Solvant Sécurité Téb à Patm Commentaires Miscibilité à l'eau
Méthanol SGH02SGH06SGH08 65 °C Très polaire oui
Éthanol SGH02 79 °C Polaire, azéotrope avec l'eau oui
Éther de pétrole SGH02SGH07SGH08 40-65 °C Apolaire non
Éther diéthylique SGH02SGH07 34,6 °C Polaire, gare aux peroxydes... non
Pentane SGH02SGH08SGH07SGH09 36 °C Apolaire non
Hexane SGH02SGH08SGH07SGH09 68,7 °C Apolaire non
Cyclohexane SGH02 80,9 °C Apolaire non
Heptane SGH02SGH08SGH07SGH09 98 °C Apolaire non
Dichlorométhane SGH08 40 °C Polaire non
Chloroforme SGH06SGH08 62 °C Polaire, azéotrope avec l'eau (notamment) non
Toluène SGH02SGH08SGH07 110 °C Polaire non
Acétate d'éthyle SGH02SGH07 77,1 °C Polaire non
Trichloroéthylène SGH08SGH07 87 °C Polaire non
Tétrachlorométhane SGH06SGH08SGH09 76,7 °C Apolaire non

7 Caractérisation

7.1 Préparation d'un sel ou d'un oxyde métallique

Cette méthode permet de préparer de nombreux sels métalliques, notamment d'acides faibles (question récurrente), à l'exception de ceux de K+ , Na+ , Li+ (et NH4+, qui n'est bien sûr pas un métal).

  • Prendre un sel de ce métal, typiquement un sulfate.
  • Ajouter du carbonate de sodium SGH07 pour obtenir un beau précipité. En effet, tous les carbonates (à l'exception de ceux des substances citées au-dessus) sont insolubles dans l'eau.
  • Filtrer et laver à l'eau distillée.
  • Pour obtenir un sel (chlorure) :
    • Attaquer ensuite le carbonate obtenu par l'acide de son choix. Du dioxyde de carbone se forme et l'on obtient le sel métallique choisi.
    • Séparer le sel métallique de la solution par cristallisation. Attention : suivant le sel que vous choisissez, le produit formé peut être insoluble. Ce n'est pas pour autant que le précipité observé est votre carbonate de départ : un précipité aura remplacé l'autre mais cela peut ne pas être apparent visuellement.
  • Pour obtenir un oxyde :
    • Calciner le carbonate formé. Du dioxyde de carbone se dégage et l'on obtient l'oxyde métallique choisi.
    • Comme les oxydes métalliques sont généralement peu solubles dans l'eau, il est possible de bien laver le solide obtenu avec de l'eau. (À l'exception des oxydes d'alcalino-terreux qui réagissent avec l'eau).

7.2 Tests d'identification de produits chimiques

Voir aussi : Catégorie:Analyse

7.2.1 Caractérisation des ions en solution aqueuse

Voir : Analyse qualitative des ions

7.2.2 Caractérisation des gaz

Voir au cas par cas : Produit

Voir aussi :

7.2.3 Identification des substances organiques

Voir :

8 Questions diverses

8.1 Membrane pour osmose inverse

Pour étudier le phénomène de l'osmose, les membranes que les bouchers utilisent pour faire leurs saucisses conviennent très bien. Elles peuvent aussi servir aux expériences d'osmose inverse, mais elles ne résistent toutefois pas à la pression.

Pour avoir une membrane qui résiste à la pression, voici une méthode :

  • Prendre un pot de fleurs en terre cuite non vernissée.
  • Après avoir cimenté le trou, le remplir d'une solution de ferrocyanure de potassium à 0,1 mol/L.
  • Simultanément, le tremper dans une solution de sulfate de cuivre pentahydraté SGH07SGH09 à 0,1 mol/L.
  • Attendre quelques heures. Les deux produits vont diffuser dans la parois de terre poreuse, l'un depuis l'intérieur, l'autre depuis l'extérieur. Au milieu de la parois, il se produit une réaction chimique formant un précipité de ferrocyanure de cuivre qui obture les gros pores et transforme la poterie en membrane semi-perméable.
  • Enfin, bien rincer la poterie à l'eau courante, et la laisse tremper plusieurs jours avec des rinçages, de manière à éliminer les réactifs initiaux.
  • Attention de ne pas éliminer l'eau de rinçage dans l'environnement, car celle-ci est polluante SGH09 pour les organismes aquatiques.

Le tout convient fort bien pour des expériences d'osmose et d'osmose inverse. On est bien sûr pas obligé de prendre un pot de fleurs. N'importe quel vase ou cylindre de terre cuite brute, non vernissée, convient. S'il y a du vernis ou de la glaçure par dessus, cela ne convient pas. On trouve de tels vases cylindriques chez les fabricants de matériel pour laboratoires de chimie, ou dans les magasins d'articles pour loisirs créatifs.

8.2 Analyse d'un minéral : la vanadinite

J'ai une roche qui pourrait être de la vanadinite, tapissée de cristaux bruns rouges hexagonaux, cependant je veux en être sûr. La vanadinite est un minéral composé de chlorovanadate de plomb qui est exploité comme minerai de vanadium. Connaissez-vous un test, une réaction chimique qui puisse confirmer sans doute possible la présence de vanadinite ?

  • Une fois la vanadinite dissoute dans l'acide nitrique SGH03SGH05, la solution contient des ions Pb2+, Cl, et VO3. Ajouter du sulfate de sodium qui fait précipiter le plomb sous forme de sulfate de plomb blanc. Filtrer. La solution contiendra les seuls ions Cl, VO3, et Na+. Elle doit être jaune-orangée à cause du vanadium. Mais l'ion dichromate Cr2O72– donne presque la même couleur orange. Pour être sûr qu'il y a du vanadium, il faut traiter la solution par quelques gouttes d'eau oxygénée et ajouter un peu d'éther éthylique SGH02SGH07. En présence de chromate, il se forme une solution bleue dans l'éther. En présence de vanadium, il se forme une solution rouge, qui ne passe pas dans l'éther. Attention : un excès d'eau oxygénée détruit la coloration rouge. (Réponse par Maurice)

8.3 Comment fabriquer des piles et accumulateurs chimiques ?

Voir ce document : http://ocp.asso.fr/wiki/index.php?title=L%27électricité_pour_le_transport

8.4 Quelle est la masse d'un grain de sel ?

La valeur moyenne est de 85,71 microgrammes soit 1,47 micromoles. Merci à Bart qui a pesé et compté 70 grains pour faire la moyenne...

8.5 Agents desséchants

Voir : Agents desséchants

8.6 Quelle est la différence entre calcaire, chaux vive, chaux éteinte, chaux hydraulique, ciment, etc. ?

Voir : http://scienceamusante.net/forum/chimie.php?msg=72582&return=1#top (Merci à Maurice pour cette réponse.)

  • Le calcaire pur est du carbonate de calcium CaCO3.
  • Par calcination, on obtient la chaux vive ou oxyde de calcium CaO SGH05SGH07.
  • Par ajout d'eau, on obtient la chaux éteinte ou hydroxyde de calcium Ca(OH)2 SGH05SGH07 : cela foisonne (réaction exothermique) puis forme une pâte à la fois collante, plastique, et qui ne durcit pas.
  • Le calcaire impur donne de la chaux maigre par calcination. Dans l'eau cette chaux est dite maigre, car elle foisonne moins et devient moins plastique. Mais est-ce que cela dépend de la nature de l'impureté ?
  • Le calcaire mêlé à de l'argile donne de la chaux hydraulique par calcination. C'est un mélange de chaux pure et de ciment. On obtient aussi la chaux hydraulique en mélangeant chaux vive et ciment. Mais cette pâte durcit dans l'eau.
  • Pour le gypse, le ciment et le plâtre, voir : http://ocp.asso.fr/wiki/index.php?title=Ciment_et_plâtre%2C_un_TP_en_béton_%21

8.7 Année de fabrication d'un produit Prolabo

Les vieux produits de chez Prolabo comportent un numéro de lot dont les 2 premiers chiffres sont liés à l'année de fabrication : ils sont les mêmes que les derniers chiffres de l'année concernée. Exemple : lot n° 685683 = année 1968, lot n°5683. (Contribution de Ecolami)

8.8 Génération d'arcs électriques

Pour produire un arc électrique entre deux électrodes, il faut comprendre ce qu'il se passe lorsque l'arc se forme, et inversement ce qu'il se passe quand ledit arc disparait.

Dans son état standard, un gaz (à température et pression ambiante) ne contient pas d'électrons libres. Il se comporte donc comme un isolant électrique tant que le champ électrique reste inférieur à la rigidité diélectrique, improprement appelée "tension de claquage". Ce champ électrique est de 3 kV/mm pour l'air sec. Dans ces conditions, la résistivité de l'air sec est de 1,3.1016 Ω·m. En comparaison, la résistivité du verre varie de 1011 à 1015 Ω·m.

Lorsque le champ électrique dépasse la tension de claquage, des électrons sont arrachés aux atomes du gaz et sont accélérés par le champ électrique. Ces électrons entrent en collision avec d'autres atomes du gaz, ce qui arrache d'autres électrons, eux-même accélérés par le champ électrique et arrachant eux-même d'autres électrons, et ainsi de suite. Ce phénomène, appelé avalanche électronique, à cause de la similitude avec les avalanches neigeuses, est extrêmement rapide : de l'ordre de la nanoseconde.

Il provoque une augmentation considérable du nombre d'électrons libres, à tel point que le gaz situé entre les deux électrodes change d'état et devient un plasma "froid" que l'on peut se représenter comme une soupe d'ions moléculaires (ou d'ions monoatomiques) et d'électrons libres, par opposition à un gaz dans lequel les électrons restent liés aux molécules. Un tel plasma est un très bon conducteur ; d'après certaines sources, il serait meilleur conducteur que le métal.

Un tel plasma se maintient tant que le courant électrique est supérieur à un certain seuil. On a donc un phénomène d'hystérésis : la tension pour maintenir ce plasma est très faible : de l'ordre de quelques volts. Si le courant devient inférieur à ce seuil, les électrons et les noyaux atomiques se réorganisent en atomes et en molécules d'un gaz. Notons que rien n'oblige cette réorganisation spontanée à se faire dans les mêmes molécules que le gaz de départ : par exemple, un arc électrique dans de l'air aura tendance à produire de l'ozone, d'où l'odeur d'ozone des échelles de Jabobs, par exemple. Les arcs électriques sont d'ailleurs un excellent moyen de provoquer des réactions chimiques dans des gaz.

À noter qu'un tel arc électrique peut également être "rompu" (le terme précis étant "soufflé") de manière mécanique. C'est typiquement le cas si les électrodes sont éloignées trop rapidement l'une de l'autre ou encore sous l'effet du vent.

D'un point de vue expérimental, il est important de noter que l'arc électrique ne limitera pas le courant qui y circule : il est impératif que l'alimentation utilisée soit limitée en courant.

Il existe donc deux manières de produire un arc électrique entre deux électrodes :

  • À différence de potentiel fixe, par action sur la distance entre les électrodes. C'est la technique utilisée par les soudeurs à l'arc : on fait se toucher les électrodes entre elles et on les éloigne progressivement. L'arc électrique est maintenu grâce au courant électrique qui y circule. Une batterie de voiture (12 V, quelques centaines d'ampères) est suffisante pour cela, mais l'expérience ne doit jamais être tentée sans précautions.
  • À distance entre les électrodes constante, en augmentant la différence de potentiel de telle sorte que le champ électrique dépasse la rigidité diélectrique. Il faut dans ce cas une source de tension capable de fournir au départ une tension suffisamment forte pour amorcer l'arc puis un courant suffisamment fort pour le maintenir, mais sous une tension plus faible.

Pour les expériences avec des arcs électriques, 4 sources de tensions sont habituellement utilisées :

  • Les bobines d'induction.
  • Les transformateurs pour enseignes à tubes néon, abrégés NST (neon sign transformer). Ces transformateurs, comme leurs noms l'indiquent, servent à alimenter les tubes néon, autrement dit à faire un arc électrique sous pression réduite. Ils fournissent à la fois une forte tension alternative à vide (12 kV À 15 kV efficaces) tout en fournissant un courant de court-circuit suffisamment élevé pour maintenir un arc électrique (20 à 30 mA) mais suffisamment faible pour limiter les risques d'incendie. Ce courant est limité par le transformateur lui-même, en utilisant le phénomène de saturation magnétique dans le noyau. Une limitation de courant supplémentaire n'est donc pas indispensable, mais la prudence s'impose tout de même : 30 mA restent suffisant pour tuer un expérimentateur imprudent.
  • Les MOT. Très dangereux !
  • Les transformateurs des vieux écrans cathodiques.

9 Best of des expériences qui ne fonctionnent pas et ne fonctionneront jamais !

Ceci est un best of des tentatives ratées : c'est garanti ! Elles sortent du lot par leur inefficacité ou, pire encore, par leur dangerosité. Mais toutes sont instructives.

9.1 Réduction de l'oxyde de magnésium MgO par le carbone C

Cette réaction serait particulièrement tentante en vue d'obtenir du magnésium métallique SGH02, vu la grande disponibilité et le faible coût des deux réactifs, d'autant plus qu'elle fonctionne pour obtenir du fer métallique à partir de minerai de fer.

Cette réaction serait la suivante :

2 MgO(s) + C(s) → CO2(g) + 2 Mg(s) (à chaud)

En réalité, cela ne fonctionne pas car la réaction se produit en sens inverse, et même très bien (voir l'expérience sur la combustion du magnésium dans la neige carbonique) :

2 Mg(s) + CO2(s) → 2 MgO(s) + C(s)

De plus, il y a un autre obstacle si l'on tente la réaction dans un tube à essais en verre : le magnésium métallique réduirait la silice du verre du tube à essais en silicium métallique selon la réaction suivante :

2 Mg(s) + SiO2(s) → 2 MgO(s) + Si(s)

Cette réaction est une de celles utilisées pour fabriquer le silicium métallique.

10 Théorie

10.1 Comment équilibrer une équation d'oxydoréduction ?

Voir : Potentiels standards

10.2 Chimie organique

Voir : Réactions de chimie organique

10.3 Propriétés physico-chimiques utiles

10.4 Équations différentielles

Voir cette page : Équations différentielles

11 Mesures

Un des grands problèmes de la science consiste à mesurer et à quantifier différentes choses. Cette section regroupe toutes les questions liées à cette problématique.

11.1 Mesure de l'acidité

Voir : Constantes d'acidité

11.2 Mesure du pouvoir de déshydratation

Le pouvoir de déshydratation d'une substance X se mesure par la pression partielle de la vapeur d'eau qui subsiste en présence de X, ou en milligramme de vapeur d'eau qui subsiste par mètre cube d'air. L'humidité habituelle est de 20 à 40 g/m3.

  • Le pentoxyde de phosphore P2O5 est le meilleur déshydratant. L'air ne contient que 0,02 mg de vapeur d'eau par mètre cube d'air en sa présence.
  • Pour l'acide sulfurique H2SO4 SGH05 c'est 3 mg/m3.
  • Avec le chlorure de calcium CaCl2 SGH07, c'est 200 mg/m3.

11.3 Mesure du caractère hydrophile / lipophile

On suppose que toute substance est soluble dans un système diphasique eau / octan-1-ol.

On définit alors la partition Pow (aussi notée Kow) comme étant le rapport respectif des concentrations de la substance dans la phase de l'octanol ("o" pour octanol) et celle de l'eau ("w" pour water) :

Pow = Coctanol / Ceau

Cette partition est un indicateur de la tendance d'une substance à être hydrophile ou lipophile. Bien souvent, on trouve cette grandeur sous forme logarithmique, notée LogP = log Pow (logarithme décimal). Ainsi :

  • Une substance hydrophile (ou lipophobe) sera plus soluble dans l'eau, donc un Pow < 1, soit LogP < 0.
  • Une substance lipophile (ou hydrophobe) aura un Pow > 1, soit LogP > 0.

Cette caractéristique est particulièrement importante pour savoir si une substance donnée, ayant une certaine toxicité, aura tendance ou non à pénétrer les bicouches lipidiques des cellules humaines. Ceci d'autant plus que la molécule d'octane, par la longueur de sa chaîne carbonée, ressemble aux molécules des bicouches de cellules.

Pour information, quelques valeurs de LogP, à 25 °C en conditions standard[1] :

Substance LogP
Benzène SGH02SGH06 2,13
Dichlorométhane SGH08 1,25
Acétone SGH02SGH07 –0,24
Éthanol SGH02 –0,30

12 Logiciels de chimie

Voici un bon lien : http://directory.fsf.org/science/chemistry/

Le mieux est de chercher soi-même sur cette page. Mais, pour les plus pressés :

12.1 Dessins de montages

12.2 Dessin et visualisation de molécules

Une sélection de programmes libres et gratuits, supportant la visualisation 3D et suffisamment maintenus. Cette liste est loin d'être exhaustive. Si vous avez des idées, vous pouvez toujours les proposer dans la page de discussion de cette page.

Voir leur site pour des captures d'écran.

Très orienté sites web. Voir leur site pour une démonstration en ligne.

12.3 Simulation

Il est libre et gratuit, et très performant.

12.4 Calculateurs

Souvent, on a des calculs à faire pour la chimie et la physique. D'un simple calcul de concentration à une intégrale double, ils sont souvent pénibles à faire. C'est pourquoi on peut utiliser les outils suivants :

Calculs courants en physique chimie.

Un logiciel de calcul formel et numérique. Particulièrement recommandé !

Un logiciel de calcul numérique particulièrement rapide. Bon pour les gros tableaux de chiffres.

13 Fonctionnement des forums de discussion de scienceamusante.net

14 Références

  1. CRC Handbook of Chemistry and Physics, David R. Lide, 88th edition (2007-2008). ISBN 978-0-8493-0488-0
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