Qu’est-ce qu’une réaction exothermique?
Quels sont les liens avec mon programme d'études?
Ça chauffe ! Dans cette activité de chimie, renseignez-vous et enquêtez sur les changements de température qui se produisent lors de réactions exothermiques et apprenez ce qu’est un catalyseur.
Vous avez besoin de
- Levure sèche à levage rapide – 30 ml ou 16 g
- Solution de peroxyde d’hydrogène – 60 ml (3 % à 5 %, en vente dans la plupart des pharmacies)
- Thermomètre
- Petit bol
- Cuillère
- Crayon et papier
- Tasse à mesurer
- Cuillère à mesurer
- Horloge ou chronomètre qui indique les secondes
Précautions à prendre!
Portez toujours des lunettes de protection lorsque vous travaillez avec des produits chimiques qui pourraient être projetés dans vos yeux ou entrer en contact avec vos yeux.
Étapes à suivre
- Notez la température ambiante, puis placez le thermomètre dans le bol.
- Prédisez ce qui se produira avec la température lorsque le peroxyde d’hydrogène et la levure seront combinés.
- Notez votre prédiction sur une feuille de papier.
- Versez 60 ml de solution de peroxyde d’hydrogène dans le bol et notez la température.
- Ajoutez 30 ml de levure dans le bol et mélangez.
- Notez le temps et la température mesurée toutes les 30 secondes, pendant 4 minutes.
Découverte
Le peroxyde d’hydrogène se décompose naturellement en eau et en oxygène gazeux, en produisant une petite quantité d’énergie thermique. En général, cette réaction de décomposition se produit lentement. Lorsque vous versez le peroxyde d’hydrogène dans le contenant, la formation de bulles donne une indication de sa vitesse de décomposition.
Lorsque vous mélangez la levure au peroxyde d’hydrogène, la réaction chimique qui transforme le peroxyde d’hydrogène en eau et en oxygène se produit beaucoup plus rapidement. Les bulles et la mousse observées correspondent à la formation très rapide d’oxygène gazeux.
Puisque la réaction se produit beaucoup plus rapidement qu’à l’accoutumée, l’énergie calorique produite est beaucoup plus marquée. L’augmentation globale de la température peut être déterminée en mesurant la température pendant toute la réaction. Toute réaction produisant de la chaleur est qualifiée de « réaction exothermique ».
La levure ne réagit pas avec le peroxyde d’hydrogène. Elle joue plutôt le rôle de catalyseur. Un catalyseur est une substance qui accélère une réaction chimique, mais qui n’est pas « utilisée » lors de la réaction.
Les réactions exothermiques se produisent régulièrement et jouent un rôle important dans la vie quotidienne. En particulier, toutes les réactions de combustion (réactions avec de l’oxygène, par exemple la combustion de carburant) sont exothermiques. Le feu est l’une des réactions de combustion les plus communes et les plus utiles. Les coussins chauffants pour traiter les entorses et les sachets chauffants pour les mains et les pieds produisent leur chaleur à l’aide d’une réaction exothermique; cette réaction commence quand les produits chimiques contenus dans le sachet sont écrasés et mélangés.
- Une démonstration beaucoup plus spectaculaire de cette réaction de décomposition peut être faite en ajoutant une petite quantité de détergent à vaisselle liquide au peroxyde d’hydrogène avant d’ajouter la levure. Le détergent liquide emprisonne l’oxygène et augmente considérablement la formation de mousse. Avertissement : cette expérience peut être salissante! Ajoutez quelques gouttes de colorant alimentaire avant d’ajouter la levure, pour un résultat plus coloré.
- Pour obtenir des résultats encore plus spectaculaires, versez le peroxyde d’hydrogène, le savon et le colorant alimentaire dans une bouteille de boisson gazeuse de 2 litres, puis remuez le mélange. Dissolvez la levure dans environ 100 ml d’eau, puis versez ce mélange rapidement dans la bouteille. La mousse obtenue s’échappera par le goulot de la bouteille. Essayez de répéter l’expérience dans divers types de bouteilles et observez les différences.
Pour plus d’informations sur ce sujet, consultez ces ressources de Parlons sciences :
- Qu’est-ce qui accélère une réaction chimique? (Activités pratiques)
Qu’est-ce qui se passe?
Le peroxyde d’hydrogène se décompose naturellement en eau et en oxygène gazeux, en produisant une petite quantité d’énergie thermique. En général, cette réaction de décomposition se produit lentement. Lorsque vous versez le peroxyde d’hydrogène dans le contenant, la formation de bulles donne une indication de sa vitesse de décomposition.
Lorsque vous mélangez la levure au peroxyde d’hydrogène, la réaction chimique qui transforme le peroxyde d’hydrogène en eau et en oxygène se produit beaucoup plus rapidement. Les bulles et la mousse observées correspondent à la formation très rapide d’oxygène gazeux.
Puisque la réaction se produit beaucoup plus rapidement qu’à l’accoutumée, l’énergie calorique produite est beaucoup plus marquée. L’augmentation globale de la température peut être déterminée en mesurant la température pendant toute la réaction. Toute réaction produisant de la chaleur est qualifiée de « réaction exothermique ».
La levure ne réagit pas avec le peroxyde d’hydrogène. Elle joue plutôt le rôle de catalyseur. Un catalyseur est une substance qui accélère une réaction chimique, mais qui n’est pas « utilisée » lors de la réaction.
Pourquoi est-ce important?
Les réactions exothermiques se produisent régulièrement et jouent un rôle important dans la vie quotidienne. En particulier, toutes les réactions de combustion (réactions avec de l’oxygène, par exemple la combustion de carburant) sont exothermiques. Le feu est l’une des réactions de combustion les plus communes et les plus utiles. Les coussins chauffants pour traiter les entorses et les sachets chauffants pour les mains et les pieds produisent leur chaleur à l’aide d’une réaction exothermique; cette réaction commence quand les produits chimiques contenus dans le sachet sont écrasés et mélangés.
Aller plus loin
- Une démonstration beaucoup plus spectaculaire de cette réaction de décomposition peut être faite en ajoutant une petite quantité de détergent à vaisselle liquide au peroxyde d’hydrogène avant d’ajouter la levure. Le détergent liquide emprisonne l’oxygène et augmente considérablement la formation de mousse. Avertissement : cette expérience peut être salissante! Ajoutez quelques gouttes de colorant alimentaire avant d’ajouter la levure, pour un résultat plus coloré.
- Pour obtenir des résultats encore plus spectaculaires, versez le peroxyde d’hydrogène, le savon et le colorant alimentaire dans une bouteille de boisson gazeuse de 2 litres, puis remuez le mélange. Dissolvez la levure dans environ 100 ml d’eau, puis versez ce mélange rapidement dans la bouteille. La mousse obtenue s’échappera par le goulot de la bouteille. Essayez de répéter l’expérience dans divers types de bouteilles et observez les différences.
Pour plus d’informations sur ce sujet, consultez ces ressources de Parlons sciences :
- Qu’est-ce qui accélère une réaction chimique? (Activités pratiques)