Spet1 tp jet de mousse correction

TS spé Thème 1 : Matériaux SPC
Structure et propriétés
TP Le jet de mousse ou dentifrice pour éléphant
L’objectif est de comprendre comment les mousses se forment.
I La mousse sous l’œil des scientifiques
Une mousse est un gaz dispersé dans un liquide ou un solide. Il y a très peu de
matière solide ou liquide dans une mousse et beaucoup de gaz, c'est ce qui lui
confère une faible densité. Les mousses savonneuses par exemple sont constituées
de bulles de savon : des bulles d'air reliées entre elles par des films d'eau
savonneuse. Le savon, qui n’entre pas en jeu dans la réaction chimique, permet de
stabiliser le système constitué des bulles d'air dispersées dans l’eau. En effet, les
molécules tensioactives du liquide vaisselle se placent aux interfaces
gaz/liquide.
Les gaz utilisés pour fabriquer une mousse peuvent être de l'air ou du gaz
carbonique. Ils sont parfois formés in situ par fermentation (levure) ou à l'aide
d'un « porogène », une substance qui engendre des pores en se vaporisant sous
l'effet d'une augmentation de température.
La mousse à raser ou la mousse de shampooing sont des mousses liquides :un
liquide, de l'eau, s'écoule autour des bulles de gaz. De même pour la mousse au
chocolat et autres mousses alimentaires mais, dans ce cas, le liquide est beaucoup
plus visqueux. À l'extrême, on trouve les mousses solides comme
Les mousses de polyuréthane que l'on utilise pour fabriquer des sièges ou des
revêtements, ou encore les mousses métalliques utilisées dans l'industrie
automobile afin de diminuer le poids des véhicules.
II Expérience : Fabriquer du « dentifrice pour éléphant »
Précautions
Mettre des gants et des lunettes tout le temps de la manipulation. Ne pas toucher la mousse, car elle est corrosive et chaude.
Éliminer la mousse avec une serpillière humide et bien rincer à l'eau les surfaces touchées. Bien aérer la pièce pendant et après
l'expérience et travailler éventuellement sous la hotte.
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Une mousse solide formée par polymérisation d'acide
acrylique. Elle peut contenir plusieurs fois son propre
poids en liquide et est utilisée, par exemple, dans des
couches pour bébé.
Structure d'une mousse liquide.
Une mousse savonneuse est formée
de bulles d'air entre lesquelles se trouve
de l'eau savonneuse. Les bulles sont plus
ou moins sphériques selon l'épaisseur
de liquide dans le film.
Orientation des molécules tensioactives
à l'interface eau-air.
Les molécules tensioactives contenues dans le
liquide s'orientent spontanément à l'interface eau-
air de façon à présenter leur partie hydrophile
vers l'eau et leur partie hydrophobe vers l'air. On
trouve aussi quelques molécules de tensioactif
dans l'eau du fait de leur relative solubilité.

Protocole
●Dans un petit bécher 50 mL, verser environ 30 mL d’une solution molaire d’iodure de potassium (K+ + I-).
● Dans la grande éprouvette, verser 4 mL de liquide à vaisselle mélangé avec quelques gouttes de colorant alimentaire,
puis 10 mL d'eau oxygénée concentrée. Homogénéiser en faisant
tourner le tout dans l’éprouvette.
● Placer l'éprouvette bien au centre du cristallisoir. Poser
l'ensemble sur une surface dégagée
● Verser rapidement la solution d'iodure de potassium dans
l'éprouvette et reculer.
● Observer la formation de plus en plus rapide de mousse qui jaillit
de l'éprouvette. La mousse fume, elle est très chaude.
● Plonger une bûchette incandescente dans la mousse. Observer.
III Exploitation
● L’eau oxygénée H2O2 est l’oxydant du couple oxydant/réducteur
H2O2/HO-. L’ion iodure I– est le réducteur du couple
oxydant/réducteur I2/I-.
● Le diiode I2 a une coloration brune en solution aqueuse. Instable, il se décompose en ions iodure et en ions iodate IO3-. Ces
derniers réagissent avec l’eau oxygénée pour donner du dioxygène O2. En parallèle, en milieu basique (présence de HO- en
excès), l’eau oxygénée se décompose (se dismute) en dioxygène et en eau. (couples oxydant-réducteur : H2O2 /O2 et H2O/H2O2)
1) Quelle espèce chimique est responsable de la coloration brune de la mousse et de l'odeur qui s'en dégage ? On pourra
ajouter quelques gouttes d'empois d'amidon ou de thiodène pour confirmer.
Le diiode I2 est responsable de la coloration brune de la mousse et de l’odeur qui s’en dégage. Si l’on a ajoute de
l’empois d’amidon, il prend une teinte bleu foncé caractéristique en présence de diiode.
2) En milieu neutre, écrire l’équation de la réaction entre l’eau oxygénée et les ions iodure.
Les couples oxydant/réducteur sont : H2O2/HO- et I2/I- L’équation de la réaction est :
H2O2 + 2I- ® I2 + 2 HO-
3) Que se passe-t-il quand la bûchette incandescente touche la mousse ? Quelle est l’espèce chimique mise en évidence ?
La bûchette de bois incandescente permet de caractériser le dioxygène.
4) Compléter les équations suivantes qui correspondent aux différentes étapes de la décomposition du diiode en milieu
basique.
3 I2 + 6 HO- ® 5 I- + IO3- + 3H2O
2 IO3- + 5 H2O2 ® I2(aq) + 5 O2 + 2 HO- + 4 H2O
5) Ecrire la réaction de décomposition de l'eau oxygénée. Indiquer les différents états de la matière.
2 H2O2(aq) ® 2 H2O(l) + O2(g)
6) Comment expliquer que la mousse est chaude ?
La mousse est chaude car certaines des réactions impliquées sont exothermiques.
7) Quel est le gaz piégé dans les bulles ?
Il s'agit de dioxygène O2(g)
8) Quel rôle joue le produit vaisselle ?
Le liquide vaisselle, qui n’entre pas en jeu dans la réaction chimique, permet de stabiliser le système constitué des bulles
de dioxygène produites par la réaction et dispersées dans l’eau. En effet, les molécules tensioactives du liquide vaisselle
se placent aux interfaces gaz/liquide.
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