Réaction chronomètre à l'iode : Différence entre versions

Version du 23 janvier 2018 à 20:06

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Lorsqu'on mélange les réactifs, on s'attend à des changements immédiats. La réaction chronomètre à iode met en jeu un changement de couleur brusque après un certain délai.

1 Précautions

Outre les précautions en chimie qui sont d'usage, cette expérience comporte les attentions suivantes :

• Les vapeurs de diiode peut être irritante, aérer la pièce après l'expérience.
• L'eau oxygénée concentrée peut décolorer certaines surfaces, il est conseillé de protéger le plan de travail.

2 Matériel

• Deux béchers de 50 mL
• Éprouvettes graduées
• Gants en latex
• Teinture d'iode I₂ ou diiode solide
• Eau oxygénée à 130 volumes H₂O₂
• Acide ascorbique C₆H₈O₆ (possible d'utiliser des cachets effervescents de vitamine C 1000 mg)
• Empois d'amidon (recycler l'eau des pâtes est parfait)

3 Protocole expérimental

3.1 Préparation des solutions

• Préparer une solution d'acide ascorbique à 0.2 mol·L^-1 : dissoudre 1 g d'acide ascorbique (un cachet 1000 mg) dans 30 mL d'eau
• Préparer une solution de diiode diluée : ajouter à 3 mL de teinture d'iode 30 mL d'eau
• Préparer une solution d'eau oxygénée diluée : prélever 46 mL d'eau oxygénée 35% et compléter avec de l'eau jusqu'à 100 mL

3.2 Début de la réaction

Virage de la réaction chronomètre (vitesse réelle).

• Dans un premier bécher noté A :
  • Verser 10 mL de solution de diiode.
  • Ajouter 3 mL de solution d'acide ascorbique dans le bécher A : la solution se décolore. Sinon, ajouter millilitre par millilitre de la solution d'ascorbique jusqu'à décoloration.
• Dans un second bécher noté B :
  • Verser 15 mL de solution d'eau oxygénée diluée.
  • Ajouter 5 mL d'empois d'amidon.

• Pour commencer la réaction, verser le contenu du bécher A dans le bécher B, puis mélanger en versant le contenu du bécher B dans le bécher A.
• Au bout d'un certain temps, la solution change soudainement de l'incolore au bleu foncé quasiment noir.
• Ajouter quelques millilitres de solution d'acide ascorbique : la solution se décolore. Un nouveau changement de couleur apparaît

4 Explications

• Le diiode fait partie d’un couple d’oxydoréduction : la forme réduite, les ions iodures (I^–), sont incolores alors que la forme oxydée, le diiode (I₂), forme un complexe bleue foncé avec l’amidon présent.
• Il y a lieu de réactions de cinétique différentes :
  • L’acide ascorbique réduit le diiode en ions iodure en produisant de l’acide déshydroascorbique. Cette réaction est rapide. $$\rm C_6H_8O_6 + I_2 \rightarrow C_6H_6O_6 + 2 \, I^- + 2 \, H^+$$
  • L’eau oxygénée (H₂O₂) oxyde les ions iodures en diiode en produisant de l’eau. Cette réaction est lente. $$\rm H_2O_2 + 2 \, I^- + 2 \, H^+ \rightarrow 2 \, H_2O + I_2$$
• Lors du mélange, c’est la formation des ions iodures qui prédomine avec la présence de l’acide ascorbique. Lorsque l’acide ascorbique est totalement consommé, seule la deuxième réaction avec l’eau oxygénée a lieu et forme du diiode, ce qui induit la transition retardée au bleu.
• Le fait qu'une couleur bleu foncé apparaissent d'un coup, après un certain temps, pourrait faire penser que la réaction semble "figée", puis de "débloque" d'un seul coup. En réalité il y a bien des réactions chimiques dès le mélange des réactifs.

5 Références

• Stephen W. WRIGHT, "The Vitamin C Clock Reaction", J. Chem. Educ., 2002, vol. 79, n°41, p. 41