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DES EXPÉRIENCES DIVERTISSANTES À LA MAISON
Électrolyse dans un verre. Expériences chimiques
Expériences divertissantes à la maison / Expériences de chimie pour les enfants En fait, les expériences d'électrochimie sont souvent tentées à la maison, mais elles n'aboutissent pas toujours : quelque petite chose - et rien ne se passe. Si vous suivez toutes nos instructions, vous pouvez être sûr que l'expérience sera réussie. Commençons par une expérience très simple mais instructive. Pour lui, il vous faut un seul réactif : de l’encre de n’importe quelle couleur. Certes, il faut travailler un peu sur l'appareil. Prenez deux bandes métalliques de 8 à 10 cm de long et 1 à 2 cm de large. Elles peuvent être en fer, en cuivre, en aluminium - peu importe, à condition qu'elles passent librement dans un récipient transparent - un grand bécher ou un grand tube à essai. Avant l'expérience, percez des trous dans les plaques d'un côté pour fixer les conducteurs. Préparez deux entretoises identiques, littéralement de quelques millimètres d'épaisseur, en plastique ou en bois et collez-les avec des bandes métalliques afin qu'elles, disposées en parallèle, ne se touchent pas. Presque toutes les colles conviennent - BF, Moment, etc. Versez de l'eau dans un bécher ou un tube à essai et déposez-y suffisamment d'encre pour que la solution ne soit pas très saturée en couleur (cependant, elle ne doit pas non plus être transparente). Abaissez-y la construction de deux bandes, connectez-les avec des fils à deux batteries connectées en série, "plus" à "moins". Quelques minutes plus tard, la solution d'encre entre les plaques commencera à s'éclaircir et des particules sombres s'accumuleront en bas et en haut. La composition de l'encre est constituée de très petites particules colorées en suspension dans l'eau. Sous l’action du courant, ils se collent les uns aux autres et ne peuvent plus nager dans l’eau, mais coulent au fond sous l’action de la gravité. Force est de constater que la solution devient ainsi de plus en plus pâle. Mais comment les particules sont-elles arrivées au sommet ? Lorsqu’un courant est appliqué aux solutions, des gaz se forment souvent. Dans notre cas, les bulles de gaz captent les particules solides et les transportent vers le haut.
Dans la prochaine expérience, un verre à thé à paroi épaisse, s'agrandissant vers le haut, servira de bain électrolytique. Préparez un cercle de contreplaqué d'un diamètre tel qu'il soit pressé contre la paroi du verre trois à quatre centimètres au-dessus du fond. Percez au préalable deux trous dans le cercle (ou découpez-y une fente en diamètre), percez deux trous à proximité avec un poinçon : les fils y passeront. Insérez deux crayons de 5 à 6 cm de long, taillés à une extrémité, dans de grands trous ou dans une fente. Les crayons, plus précisément leurs mines, serviront d'électrodes. Sur les extrémités non finies des crayons, faites des encoches pour que les mines soient exposées et attachez-y les extrémités nues des fils. Torsadez les fils et enveloppez-les soigneusement avec du ruban isolant. Pour que l'isolation soit totalement fiable, il est préférable de cacher les fils dans des tubes en caoutchouc. Toutes les pièces de l'appareil sont prêtes, il ne reste plus qu'à l'assembler, c'est-à-dire à insérer un cercle avec des électrodes à l'intérieur du verre. Mettez le verre sur une assiette et remplissez-le à ras bord avec une solution de lessive de soude Na2CO3 à raison de 2 à 3 cuillères à café par verre d'eau. Remplissez deux tubes à essai avec la même solution. Fermez-en un avec votre pouce, retournez-le et plongez-le dans un verre pour qu'aucune bulle d'air n'y pénètre. Sous l'eau, placez le tube à essai sur l'électrode crayon. Faites de même avec le deuxième tube. Les piles - au moins au nombre de trois - doivent être connectées en série, "plus" l'une au "moins" de l'autre, et connecter les fils des crayons aux piles extrêmes. L'électrolyse de la solution commencera immédiatement. Ions hydrogène chargés positivement H+ ira à l'électrode chargée négativement - la cathode, y attachera un électron et se transformera en hydrogène gazeux. Lorsqu'un tube plein d'hydrogène est récupéré au niveau du crayon relié au "moins", il peut être retiré et, sans se retourner, mettre le feu au gaz. Il s'allumera avec un son caractéristique. A l'autre électrode, positive (anode), de l'oxygène est libéré. Fermez le tube à essai rempli avec votre doigt sous l'eau, retirez-le du verre, retournez-le et introduisez un éclat fumant - il s'allumera. Donc hors de l'eau2O s'est avéré et de l'hydrogène H2, et l'oxygène O2; à quoi sert le soda ? Pour accélérer l’expérience. L'eau pure conduit très mal l'électricité, la réaction électrochimique y est trop lente. Avec le même appareil, une autre expérience peut être réalisée : l'électrolyse d'une solution saturée de chlorure de sodium NaCl. Dans ce cas, un tube sera rempli d'hydrogène incolore et l'autre de gaz jaune-vert. Il s’agit du chlore formé à partir du sel de table. Le chlore abandonne facilement sa charge et est le premier à être libéré à l'anode. Fermez le tube à essai contenant du chlore, qui contient également un peu de solution saline, avec votre doigt sous l'eau, retournez et secouez sans retirer votre doigt. Dans un tube à essai, une solution de chlore se forme - de l'eau chlorée. Il possède de fortes propriétés blanchissantes. Par exemple, si vous ajoutez de l’eau chlorée à une solution d’encre bleu pâle, celle-ci se décolorera. Lors de l'électrolyse du sel de table, une autre substance se forme : la soude caustique. Cet alcali reste en solution, ce qui peut être vérifié en versant un peu de solution de phénolphtaléine ou un indicateur fait maison dans un verre près de l'électrode négative. Ainsi, dans l'expérience, nous avons obtenu trois substances précieuses à la fois : l'hydrogène, le chlore et la soude caustique. C’est pourquoi l’électrolyse du sel est si largement utilisée dans l’industrie. À l’aide du courant et d’une solution saturée de chlorure de sodium, une autre expérience intéressante peut être réalisée. Parlons maintenant du fait que nous allons percer le métal avec un crayon ordinaire. Préparez une solution saturée de sel dans une soucoupe à thé. Câblez une lame de rasoir de sécurité au pôle positif d’une batterie de lampe de poche (la lame sera l’anode). À l'extrémité pointue du crayon, cassez la mine et retirez-la d'environ un demi-millimètre avec une aiguille. 2-3 cm plus haut, faites une encoche avec un couteau jusqu'au stylet et enroulez l'extrémité du fil nu autour de celui-ci ; enveloppez cet endroit avec du ruban isolant et fixez l'autre extrémité du fil au pôle négatif de la batterie (le crayon sera la cathode). Placez la lame dans une soucoupe de solution et touchez le crayon cathodique à la lame. Immédiatement, des bulles d’hydrogène commenceront à bouillonner autour du crayon. Et la lame anodique se dissoudra : les atomes de fer vont acquérir une charge, se transformer en ions et entrer en solution. Ainsi, dans dix à quinze minutes, un trou traversant se formera dans la lame. Il se forme particulièrement rapidement si la batterie est neuve et que la lame est fine (0,08 mm). Dans une feuille d’aluminium, un trou est percé en quelques secondes seulement. Si vous souhaitez percer un trou avec un crayon à un certain endroit sur une fine plaque métallique, il est préférable de vernir la pièce au préalable et de retirer le vernis à l'endroit où vous allez percer. L'évidement dans le stylet était nécessaire pour que le stylet ne touche pas le métal. Sinon, le circuit se fermera immédiatement, le courant ne traversera pas la solution et il n'y aura pas d'électrolyse. Vous pouvez percer avec un crayon sans bain électrolytique (dans notre cas, sans soucoupe à thé). Posez la plaque anodique sur une planche ou sur une assiette, faites couler de l'eau, trempez le crayon attaché à la batterie dans du sel et plongez son extrémité pointue dans une goutte. De temps en temps, retirez les produits d'électrolyse avec un chiffon et appliquez une nouvelle goutte. En répétant cette opération, vous pouvez, sans effort, percer une feuille métallique ou de l'étain provenant d'une boîte de conserve. En outre, en passant, vous pouvez faire un trou dans un couteau en acier cassé pour y attacher un nouveau manche. Bien sûr, pour percer du métal d'une épaisseur supérieure à un millimètre, une seule batterie ne suffit pas - vous devez connecter plusieurs batteries en parallèle ou utiliser un transformateur abaisseur avec un redresseur - par exemple, d'un chemin de fer pour enfants ou d'un appareil à bois. Et quelle que soit la source de courant et la méthode d'électrolyse, vous devrez changer plusieurs fois la solution électrolytique et bien nettoyer le trou avec un clou ou un poinçon. Auteur : Olgin O.M.
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