La bouteille multicolore

Comme dans l'expérience de la bouteille bleue, il s'agit ici d'un indicateur coloré du dioxygène O₂. L'utilisation du carmin d'indigo et de la benzoïne, à la place du bleu de méthylène, donne plus de variations dans les teintes colorées.

1 Précautions

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

• Porter des lunettes de protection, au cas où le bouchon viendrait à sauter car l'hydroxyde de potassium (potasse caustique) est une base forte et le méthanol est toxique et extrêmement inflammable.

2 Matériel

Bouteille au repos : jaune.

Bouteille légèrement secouée : rouge.

Bouteille fortement agitée : verte.

• Flacon de 100 mL (ballon, erlenmeyer ou autre), muni d'un bouchon bien adapté
• Glucose en poudre
• Hydroxyde de potassium KOH en poudre ou pastille
• Benzoïne en poudre
• Carmin d'indigo en poudre
• Méthanol

3 Protocole expérimental

• Préparer les 4 solutions suivantes :
  • Solution A : 4 g d'hydroxyde de potassium dans 150 mL d'eau.
  • Solution B : 5 g de glucose dans 150 mL d'eau.
  • Solution C : 0,1 g de benzoïne dans 100 mL de méthanol .
  • Solution D : 0,5 g de carmin d'indigo dans 100 mL d'eau.
• Dans le flacon contenant 100 mL d'eau, mélanger : 10 mL de solution A + 10 mL de solution B + 1,5 mL de solution C + 1,2 mL de solution D. Bien boucher le flacon.
• Faire tourner doucement la solution dans la bouteille, puis de plus en plus vite. La couleur jaune initiale devient graduellement rouge puis verte.
• Laisser reposer la solution et observer le passage du vert au rouge puis du rouge au jaune, de manière plus lente.
• Répéter les deux derniers points plusieurs fois.

4 Explications

• Lorsque la bouteille est agitée doucement, le dioxygène O₂ qui se trouve dans l'air de la bouteille se mélange et se dissout dans la solution. Le carmin d'indigo est de couleur jaune lorsqu'il est sous sa forme réduite mais prend une couleur verte lorsqu'il est oxydé (par le dioxygène, lors de l'agitation).
• Parallèlement se déroule une réaction plus lente : le glucose est oxydé en milieu basique. Le dioxygène dissout sert alors à oxyder le glucose, le carmin d'indigo reprend sa forme réduite et la solution redevient jaune.
• Entre les deux couleurs jaune et vert, une coloration rouge est observée, probablement attribuée à la couleur de la benzoïne oxydée.
• Tant qu'il reste du dioxygène dans l'air contenu dans la bouteille, on peut le dissoudre et changer la couleur. Lorsqu'il n'en reste plus, il n'y a plus de coloration possible. Il faut alors ouvrir la bouteille et refaire entrer de l'air chargé en dioxygène. Ceci marchera quelques fois, jusqu'à ce que tout le glucose soit oxydé. La solution prendra une couleur verte foncé sans redevenir jaune.
• Tout comme dans l'expérience de la bouteille bleue, on peut avoir une indication de la présence de dioxygène par changement de couleur. L'air en contient environ 20%, ce qui est suffisant pour obtenir la coloration.

5 Vidéo

• Vidéo : expérience de la bouteille multicolore (1Mo, format QuickTime).