Questions - Réponses

Sciences

Les bulles de gaz sont composées de dioxyde de carbone. Élaborer un protocole expérimental pour identifier cette espèce chimique.

Didier Perret

Réponse de Didier Perret

Docteur

Section de chimie et biochimie
Université de Genève

La manière la plus simple pour identifier la présence de dioxyde de carbone CO2 est de faire barboter ce gaz dans une solution d’eau de chaux. Si un trouble se forme, alors le gaz contient bien du dioxyde de carbone. Et lorsque le gaz continue de barboter dans la solution trouble d’eau de chaux, le trouble disparaît après un certain temps, ce qui est une indication supplémentaire que le gaz contient bien du dioxyde de carbone.

L’eau de chaux est une solution saturée d’hydroxyde de calcium Ca(OH)2. On la prépare en solubilisant sous agitation de l’hydroxyde de calcium solide dans de l’eau pure à température ambiante, jusqu’à ce que le solide ajouté ne se solubilise plus. La solution d’eau de chaux doit être totalement limpide avant utilisation. Cette solution est très alcaline puisqu’elle est constituée des ions Ca2+ et OH-.

Lorsque le dioxyde de carbone gazeux barbote dans l’eau de chaux, le dioxyde de carbone se dissout dans l’eau alcaline en formant des ions carbonate CO32- qui réagissent instantanément avec les ions Ca2+ et précipitent sous forme de carbonate de calcium CaCO3(solide) très peu soluble. L’apparition du trouble blanc dans la solution d’eau de chaux indique donc que du dioxyde de carbone gazeux a été introduit.

Cependant, au fur et à mesure que le dioxyde de carbone est introduit dans la solution d’eau de chaux, et qu’il s’y dissout, il acidifie lentement la solution alcaline. Et cette acidification est à l’origine de la resolubilisation du carbonate de calcium qui avait précipité; en effet, le carbonate de calcium est très peu soluble dans les solutions neutres ou alcalines, mais pas dans les solutions acides.

En résumé, la présence de dioxyde de carbone dans un gaz est mise en évidence en faisant barboter ce gaz dans de l’eau de chaux limpide. La formation d’un trouble blanc, puis la disparition de ce trouble, sont les indices qui indiquent que le gaz contient bien du dioxyde de carbone.

En ce qui concerne l’élaboration d’un protocole expérimental, les experts qui répondent aux questions posées sur RTSdécouverte ne sont pas habilités à préparer les travaux qui incombent aux élèves…  :-)

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