Expériences diverses

Diverses expériences à faire en classe ou à la maison.

Encre invisible

Première méthode :

Matériel nécessaire : jus de citron/d'oignon/lait, cure-dent ou plume pour écrire, source de chaleur (briquet, radiateur).

Utiliser comme encre du jus de citron (il semblerait que cela puisse aussi fonctionner avec du jus d'oignon ou du lait)
Bien laisser sécher : votre texte disparaît
Pour révéler votre texte, chauffer la feuille avec un radiateur ou une flamme suffisamment éloignée pour ne pas l'enflammer.
Explications : la coloration vient du fait que certaines molécules contenues dans ces jus sont sensibles à la chaleur : elles se dégradent en molécules colorées. Autrement dit, ces dernières absorbent une partie des couleurs du spectre de lumière visible : elles apparaissent donc d'une autre couleur que le blanc.

Deuxième méthode :

Matériel nécessaire : solution de sulfate de cuivre très diluée, ammoniac, récipient fermé dont le couvercle a une fente (cuve à chromatographie par exemple)

Dissoudre 10g de sulfate de cuivre pentahydraté dans 100 mL d'eau.

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Utiliser comme encre cette solution de sulfate de cuivre. Attention, ne pas hésiter à la diluer si l'entre est trop bleue et donc visible.
Laisser sécher. Si la solution était suffisamment diluée, le bleu de votre texte est invisible.
Pour révéler le texte, placez un fond d'ammoniaque (à 5% suffit) dans un récipient fermé. Le couvercle doit comporter une fente pour pouvoir y glisser le texte. Introduisez votre papier par la fente et le tenir 5 minutes, le temps que les vapeurs d'ammoniac réagissent.

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Explications : le cuivre dans le sulfate de cuivre hydraté est bleu car il forme une “structure” appelée “complexe” avec les molécules d'eau. L'ammoniaque prend la place des molécules d'eau pour former un nouveau complexe qui absorbe fortement une partie du spectre de lumière blanche, et est donc visible sur une feuille blanche.

La bouteille bleue

Une bouteille contenant un liquide bleu, qui se décolore tout seul, et se recolore par réaction avec le dioxygène de l'air.

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.

Matériel nécessaire :

Flacon de 500 mL (ballon, erlenmeyer ou autre), muni d'un bouchon bien adapté Glucose en poudre Hydroxyde de potassium KOH en poudre ou pastille Bleu de méthylène en poudre

Protocole expérimental

Dans le flacon contenant 100 mL d'eau, dissoudre :

2 g d'hydroxyde de potassium

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2 g de glucose
0,025 g de bleu de méthylène en poudre (soit une très petite quantité).

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Homogénéiser et attendre quelques secondes que la solution devienne incolore. Si elle ne devient pas incolore, rajouter un peu de glucose. Agiter doucement puis de plus en plus fortement la bouteille (bien fermée !) jusqu'à voir une coloration bleue apparaître. Laisser reposer la solution et observer sa décoloration en quelques secondes. Répéter les deux derniers points plusieurs fois.

Explications

Lorsque la bouteille est agitée, le dioxygène qui se trouve dans l'air de la bouteille se mélange et se dissout dans la solution. Le bleu de méthylène est incolore lorsqu'il est sous sa forme réduite mais prend une couleur bleue lorsqu'il est oxydé (par le dioxygène, lors de l'agitation).

Puis une autre réaction intervient, avec une cinétique plus lente : le glucose est oxydé en milieux basique. Le dioxygène dissout sert alors à oxyder le glucose, le bleu de méthylène reprend sa forme réduite et la solution se décolore.

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 restera alors bleue sans redevenir incolore. On peut alors rajouter du glucose pour rétablir la solution incolore.

On peut donc, par ce moyen, avoir une indication de la présence de dioxygène. L'air en contient environ 20%, ce qui est suffisant pour obtenir la coloration. On peut noter que d'autres expériences peuvent montrer la présence de dioxygène : la bouteille multicolore ou la combustion dans l'oxygène pur.

Changer le lait en pierre

Cette expérience permet de fabriquer à partir de lait divers objets comme de petites sculptures, des bijoux… laissez libre votre imagination.

Matériel

350 mL de lait écrémé
4 cuillères à soupe de vinaigre blanc ou jus de citron
Bécher en verre
Plaque chauffante
Nécessaire à filtration (utilisez des morceaux de tissus comme filtre)

Protocole expérimental

Verser le lait dans le bécher
Ajouter le vinaigre/jus de citron
Mettez ce mélange à chauffer doucement sur une plaque chauffante. N'allez pas jusqu'à ébullition Une phase liquide et une phase solide doivent apparaître.
Filtrez ce mélange afin de récupérer la phase solide. Si vous avez utilisé un filtre en tissus, essorez et pressez bien afin de retirer un maximum de liquide.
Laissez refroidir un peu. Modelez en une forme qui durcira un refroidissant.

Astuce : vous pourrez ensuite utiliser des colorants alimentaires pour égayer vos réalisations.

Explications

L'acide contenu dans le vinaigre/jus de citron sépare le caillé du petit lait. Une protéine contenue dans le caillé, la caséine, a permis autrefois de fabriquer les premiers plastiques.

On peut obtenir ainsi de la galalithe, “pierre de lait”, substitut de l'ivoire pendant plusieurs année avant l'apparition de la pétrochimie. Quelques qualités de ce produit sont biodégradable, anti- allergique, antistatique.

galalithe

Une bombe

Comment réaliser une petite bombe avec du matériel que l'on peut trouver dans la cuisine? Rassurez-vous cette méthode est tout à fait inoffensive.

Matériel

Du bicarbonate de soude (on le trouve au rayon du sel en magasin)
Du vinaigre ou jus de citron, pourvu que ce soit un peu acide
Un récipient fermé : cela fonctionne bien avec les anciennes boites à pellicules photos. Sinon, vous pouvez toujours utiliser un sac congélation ou un petit sac poubelle bien fermé.
Un petit morceau de papier absorbant (papier toilette).

Protocole expérimental

Placez dans la boite du vinaigre
Mettez un peu de bicarbonate de soude dans le papier absorbant. Pliez-le afin d'en faire une petite papillotte.
Déposez le papier dans la boite et fermez-la rapidement. Secouez, puis éloignez-vous.

Explications

L'acide contenu dans le vinaigre ou le jus de citron réagit avec le bicarbonate de soude, dégageant du dioxyde de carbone. Ce gaz se dégage dans un espace fermé : la pression augmente. Lorsqu'elle est trop forte, le bouchon de la boite saute (ou bien le sac plastique crève).

Fabriquer un éclair

Une expérience très rapide qui marche à tous les coups. Cela aura toujours de l'effet sur votre public et est facile à réaliser à la maison. L'effet est plus saisissant dans le noir.

Matériel

Vous aurez besoin de :

Un plat en aluminium (je n'ai pas essayé avec une feuille de papier aluminium, mais cela doit fonctionner aussi)
Un bloc de polystyrène, suffisamment grand pour pouvoir poser le plat dessus
2 crayons en plastique (stylos bille)
Un morceau de tissus en laine (chaussette, écharpe…)

Protocole expérimental

Placez le bloc de polystyrène sur la table.
Avec le morceau de laine, frottez le bloc de polystyrène. Attention : seul le morceau de laine doit être en contact avec le polystyèrene. N'y touchez pas avec les doigts.
Avec les 2 stylos billes, portez le plat en aluminium sur le morceau de polystyrène. Arrangez vous pour ne pas toucher le plat avec les doigts ni quoi que ce soit de conducteur.
Demandez à quelqu'un de l'assistance d'approcher tout doucement son doit du plat en aluminium.

Explications

Frotter le bloc de polystyrène arrache des charges électriques de la laine vers le polystyrène. Ces charges s'écoulent ensuite dans le plat en aluminium (bon conducteur). Lorsque l'on approche le doigt, les charges cherchent à se répartir partout et rejoignent le doigt en traversant l'air : on observe un éclair.

Les serpents du pharaon

Cette expérience existe en plusieurs version, plus ou moins toxique. Voir pour cela la page originale. Je ne parlerai ici que de l'expérience non toxique.

la page originale

Attention toutefois, cela ne veut pas dire qu'elle ne comporte aucun danger.

Matériel

Du bicarbonate de soude (hydrogénocarbonate de sodium)
Du sucre glace (saccharose en poudre fine)

Protocole expérimental

Mélangez les 2 poudres (moitié-moitié) et dressez un cône sur du sable.

Déposer quelques gouttes d'éthanol au sommet (ATTENTION), puis allumez.

Un gros ver noir semble sortir du tas.

Références

Petites expériences scientifiques complètement déjantées - Sean CONNOLLY - Editions Dunod
Petites expériences scientifiques décoiffantes - Sean CONNOLLY - Editions Dunod
wiki science amusante