Réaction chronomètre à l'iode

Un article du site scienceamusante.net.

Lorsqu'on mélange des réactifs, on s'attend souvent à des changements immédiats. La réaction chronomètre à iode n'a justement pas ce comportement : elle montre un changement brusque de couleur, après un certain délai pendant lequel il semble ne rien se passer. Cette expérience illustre la différence qui peut exister entre les vitesses de deux réactions chimiques (cinétique chimique) qui se déroulent en même temps.

1 Précautions

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

  • Les vapeurs de diiode SGH07SGH09 peut être irritante, aérer la pièce après l'expérience.
  • L'eau oxygénée concentrée SGH07SGH05 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 SGH07SGH09 ou diiode solide
  • Eau oxygénée à 130 volumes H2O2 SGH07SGH05
  • 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 bleu 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.
      [math]\rm C_6H_8O_6 + I_2 \rightarrow C_6H_6O_6 + 2 \, I^- + 2 \, H^+[/math]
    • L’eau oxygénée (H2O2) oxyde les ions iodures en diiode en produisant de l’eau. Cette réaction est lente.
      [math]\rm H_2O_2 + 2 \, I^- + 2 \, H^+ \rightarrow 2 \, H_2O + I_2[/math]
  • 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 à une réaction "figée", puis qui se "débloque" d'un seul coup. En réalité il y a bien des réactions chimiques dès le mélange des réactifs.

5 En savoir plus

Ces expériences illustrent des phénomènes proches :

6 Références

  • Stephen W. Wright, "The Vitamin C Clock Reaction", J. Chem. Educ., 2002, vol. 79, n°41, p. 41
Merci à brusicor02 pour cette contribution.