Démonstration par l`enseignante ou l`enseignant/Activité par

SNC2D/SNC2P Réactions chimiques/Réactions chimiques Démonstration par l’enseignante ou l’enseignant/Activité par les élèves – Le chou rouge comme indicateur Sujets Durée propriétés des acides et des bases
échelle de pH
préparation : 20 min
démonstration : de 10 à 15 min
activité : de 20 à 25 min
Attentes particulières SNC2D A1.1 Repérer un problème de nature scientifique, poser des questions s’y rattachant et formuler
une hypothèse.
A1.10 Tirer une conclusion et la justifier.
C1.7 Reproduire une échelle de pH et montrer son utilisation dans la détermination de l’acidité
des solutions.
C2.6 Identifier, à partir d’expériences, les composantes d’une réaction de neutralisation (acide,
base, sel et eau). [P, ER, AI, C]
SNC2P A1.1 Repérer un problème de nature scientifique, poser des questions s’y rattachant et formuler
une hypothèse.
A1.10 Tirer une conclusion et la justifier.
C1.7 Reproduire l’échelle de pH et expliquer son utilisation dans l’identification des acides et
des bases.
C2.4 Déterminer, à l’aide de l’échelle de pH, l’acidité ou la basicité de diverses substances
courantes (p. ex., shampooing, nettoyant ménager, jus d’orange, tablette antiacide, jus de
citron, vinaigre). [ER, AI].
Introduction Cette démonstration illustre l’importance de la chimie et sa présence dans les objets du
quotidien, dont les aliments que nous consommons. C’est une façon intéressante d’amorcer
l’étude des acides et des bases ou d’établir un rapprochement entre les acides/bases et l’échelle
de pH et d’étendre l’étude aux indicateurs de pH. Le chou rouge est un exemple d’indicateur de
pH naturel. Un grand nombre de produits ménagers sont acides ou basiques, et souvent, des
produits qui servent à des tâches similaires ont un pH semblable.
Matériel lunettes anti-éclaboussures
sarrau ou tablier de laboratoire
gants de protection
chou rouge
eau
substances d’essai (p. ex., jus de citron,
vinaigre blanc, jus de pommes, désinfectant
pour les mains, shampooing et revitalisant
blancs ou transparents, bicarbonate de
soude, lait, savon liquide transparent)
5 ml d’acide chlorhydrique à 0,1 mol/l,
HCl(aq)
5 ml d’hydroxyde de sodium à 0,1 mol/l,
NaOH(aq)
couteau ou ciseaux
mélangeur
bécher de 1 L
tamis (sinon des essuie-tout)
béchers de 250 ml (un pour chaque substance
d’essai)
marqueur pour identifier les béchers
cylindre gradué de 10 ml
agitateur
L’activité par les élèves nécessite aussi : flacons compte-gouttes contenant les
substances d’essai ou béchers de 100 ml et
pipettes compte-gouttes
plaques à godets
Consignes de sécurité •
•
•
•
Fournissez les fiches signalétiques de tous les produits chimiques utilisés.
La solution d’hydroxyde de sodium est corrosive et irritante pour la peau et les yeux.
Évitez tout contact. Le port de lunettes anti-éclaboussures, de gants de protection et d’un
sarrau ou tablier de laboratoire est recommandé en tout temps. En cas de contact avec la
solution, il faut immédiatement laver les mains et rincer les yeux.
L’acide chlorhydrique est corrosif. Évitez tout contact avec la peau ou les yeux. Le port de
lunettes anti-éclaboussures, de gants de protection et d’un sarrau ou tablier de laboratoire
est recommandé. En cas de contact, il faut immédiatement laver les mains et rincer les
yeux.
Aucune substance ne doit entrer en contact avec les yeux. Les consignes de sécurité
dépendront des substances utilisées pour les essais.
Système d’identification des matières dangereuses (0-minime, 1-léger, 2-modéré, 3-sérieux, 4-sévère)
acide chlorhydrique à
hydroxyde de sodium à
0,1 mol/l
0,1 mol/l
HMIS (0 à 4)
HMIS (0 à 4)
Santé
1
Santé
1
Risque de feu 0
Risque de feu 0
Réactivité
0
Réactivité
0
Marche à suivre Assurez-vous que tous les participants portent l’EPP approprié : lunettes anti-éclaboussures,
sarrau ou tablier de laboratoire et gants de protection.
Faites les préparatifs suivants avant la démonstration (ou encore, l’indicateur pourrait être
préparé durant l’introduction.)
1.
Coupez les feuilles de chou rouge et mettez-les dans le mélangeur avec de 750 à 850 ml
d’eau.
2.
Faites fonctionner le mélangeur pendant 30 secondes environ. En utilisant le tamis pour
recueillir et enlever les morceaux de feuilles de chou restants, versez la préparation dans le
bécher de 1 L. Vous devriez obtenir de 500 à 750 ml de jus de chou rouge.
3.
Versez de 7 à 10 ml de chaque substance d’essai dans un bécher que vous identifierez.
Formez des équipes de 2 à 4 élèves.
4.
Prédire / Expliquer
Demandez à chaque équipe de prédire quelles substances auront une réaction similaire
après l’ajout de jus de chou. Chaque équipe doit tenter de justifier sa prédiction.
5.
Observer
À l’aide du cylindre gradué, versez 5 ml de jus de chou rouge dans chaque bécher
contenant une substance d’essai, y compris les solutions d’acide chlorhydrique et
d’hydroxyde de sodium. Mélangez chaque préparation avec l’agitateur. Laissez le temps
aux élèves de consigner leurs observations.
6.
Expliquer
Demandez à chaque équipe de discuter des résultats obtenus et de les regrouper en fonction
des couleurs produites. Dites-leur de comparer leurs couleurs avec celles obtenues pour les
solutions acides et basiques.
Autre déroulement pour l’activité réalisée par les élèves 1.
Mettez chaque substance (y compris l’indicateur de chou rouge) dans un flacon comptegouttes ou un petit bécher dans lequel vous placerez aussi une pipette compte-gouttes.
Formez des équipes de 2 à 4 élèves.
2.
Prédire / Expliquer
Demandez à chaque équipe de prédire quelles substances auront une réaction similaire
après l’ajout de jus de chou. Chaque équipe doit tenter de justifier sa prédiction.
3.
Observer
Les élèves doivent mettre 1 ou 2 gouttes de la substance d’essai (y compris les solutions
d’acide chlorhydrique et d’hydroxyde de sodium) dans une cellule d’une plaque à godets.
Ils doivent ensuite mettre une goutte de jus de chou dans chaque cellule, et noter la
couleur.
4.
Expliquer
Demandez à chaque équipe de discuter des résultats obtenus et de les regrouper en fonction
des couleurs produites. Dites-leur de comparer leurs couleurs avec celles obtenues pour les
solutions acides et basiques.
Nettoyage Les mélanges acides et basiques dilués peuvent être mis ensemble pour les neutraliser. Les
produits ménagers peuvent être versés dans l’évier avec de l’eau. Utilisez les méthodes
d’élimination conformes au protocole du conseil scolaire et aux règles de votre municipalité pour
toutes les substances d’essai choisies.
Qu’est-­‐ce qui se produit? Le jus de chou rouge change de couleur lorsqu’il est mélangé avec les substances d’essai. La
couleur dépend du pH de la solution.
Comment ça fonctionne? Le chou rouge contient un pigment soluble dans l’eau qui fait partie d’un groupe de composés
appelés les anthocyanes. On retrouve les anthocyanes dans les vacuoles des cellules végétales et
elles contribuent à donner la couleur à de nombreux fruits et légumes tels que les aubergines, les
cerises et de nombreuses baies. Beaucoup d’anthocyanes agissent comme indicateurs d’acidebases, changeant de couleur dans différents pH. Les changements de couleur avec le pigment
présent dans le chou rouge sont indiqués dans le tableau ci-dessous :
Couleur
Rose
Rouge
Violet
Bleu
Vert bleuté
pH
approximatif
Classification
1
3
5-7
8
9
acide
acideneutre
Jaune
verdâtre
11
basique
Anthocyane en milieu basique
Anthocyane en milieu acide
sucre
pink–red
Rose-rouge
sucre
blue–green–yellow
Bleu-vert-jaune
Suggestions/conseils pour l’enseignante ou l’enseignant 1.
2.
3.
Cette démonstration peut être facilement transformée en activité à faire réaliser par les
élèves. Pour permettre aux élèves de constater que le jus de chou rouge est un indicateur
naturel, vous pouvez leur faire préparer l’extrait de jus de chou. En cas de contraintes de
temps ou d’équipement, l’enseignante ou l’enseignant peut préparer l’indicateur à l’avance.
Chaque substance peut être testée avec un pH-mètre, afin que les élèves puissent voir que
le changement de couleur est associé au pH plutôt qu’une conséquence de quelque autre
réaction chimique. En connaissant la couleur et le pH de chaque substance, les élèves
pourront créer leur propre tableau de couleurs et de pH, similaire à celui fourni. Les
tableaux et les indicateurs naturels pourraient ensuite servir à déterminer le pH d’une
solution-mystère. Des tableaux différents pourront être créés pour divers indicateurs.
Si vous n’avez pas accès à un mélangeur, les feuilles de chou rouge peuvent être bouillies
dans l’eau puis égouttées de manière à recueillir le jus rouge qui servira d’indicateur.
4.
5.
6.
Pour faire les essais, choisissez des substances correspondant à une large gamme de pH.
Pour connaître le pH de substances courantes, voir le lien fourni dans la section
« Ressources supplémentaires ».
On peut créer des bandes indicatrices de pH en trempant des bandes de papier filtre dans
du jus de chou rouge et en les laissant sécher.
Vous pouvez utiliser beaucoup d’autres substances colorantes naturelles. Le jus de raisin
rouge et le jus de framboise fonctionnent bien et sont faciles à se procurer.
Prochaines étapes La démonstration pourrait mener à une expérience qui compare la clarté des changements de
couleur d’indicateurs acide-base naturels et artificiels. On pourrait même l’adapter aux cours de
chimie de cycle supérieur au moment d’expliquer les changements de couleur qui se produisent
durant un titrage acide-base.
Ressources supplémentaires 1.
2.
3.
Vidéo d’une démonstration similaire :
http://www.stevespanglerscience.com/experiment/red-cabbage-chemistry [cliquez sur
« Vidéos »] (en anglais seulement)
pH de substances courantes et de plus amples renseignements sur la science des pH :
http://www.mpcfaculty.net/mark_bishop/pH_equilibrium.htm (en anglais seulement)
Source des images d’anthocyanes :
http://ww2.chemistry.gatech.edu/~lw26/bCourse_Information/red_cabbage_pH_indicator/c
abbage.html (en anglais seulement)