solution bleue magique

[pouvens]

Bonjour vous pouvez m'aider svp
La démonstration de la bouteille bleue est un classique des
spectacles de magie… et des expériences de chimie ! Une bouteille
transparente contient un liquide incolore. Le magicien l'agite, et son
contenu prend alors une couleur bleue violacée intense. En une minute
(pendant laquelle le magicien cache la bouteille et détourne l'attention
du public), le liquide redevient incolore, et le magicien peut alors exhiber
la bouteille à nouveau incolore. La démonstration peut être reproduite
plusieurs fois avec la même bouteille.
Chimiquement, le liquide est une solution aqueuse contenant de
l'hydroxyde de sodium, du glucose, et du bleu de méthylène (* voir la
recette de la préparation de cette solution ci-contre)
Ce dernier (le bleu de méthylène) existe sous deux formes qui seront notées B+
et BH et qui sont
respectivement l'oxydant (de couleur bleue) et le réducteur (incolore) du même couple redox. Toutes les
autres espèces chimiques considérées sont incolores.
Le tour de magie s'explique par la succession de deux transformations chimiques.

Préparation du mélange réactionnel de la bouteille bleue

• Une "recette" possible pour la bouteille bleue est la suivante :
  Produits et matériel :

• Une solution de bleue de méthylène (0,25 g dans 1 L d'eau) ;
• La soude, de formule Na+
  (aq) + HO-
  (aq) qui rend le milieu basique ;
• Une solution de glucose, de formule C6H12O6 (aq) qui agit comme réducteur ;
• Un erlenmeyer de 250 mL muni d'un bouchon de caoutchouc
  Mode opératoire
• Dissoudre 3,2 g d’hydroxyde de sodium NaOH (s) dans 250 mL d'eau, refroidir ;
• Dissoudre 4,0 g de glucose C6H12O6 (s) dans la solution obtenue ;
• Ajouter quelques millilitres de solution de bleu de méthylène ;
• Boucher et attendre ;
• Agiter le flacon et attendre ;
• Observer.

1. Rappeler les définitions d’un oxydant, d’un réducteur et d’un couple redox.
2. Quelle est la couleur absorbée par la forme oxydée B+
   (aq) du bleu de méthylène ? La forme réduite
   BH(aq) est incolore. Expliquer pourquoi.
3. Écrire la demi-équation électronique du couple redox du bleu de méthylène (en milieu acide ou
   neutre).
4. Étude de la première transformation.
   Au cours de l'agitation de la bouteille, un peu de dioxygène gazeux contenu dans l'air emprisonné
   dans la bouteille se dissout dans la solution. Là, il (le dioxygène) oxyde la forme réduite BH du bleu
   de méthylène.
   a) A quoi sert l’agitation de la bouteille ?
   b) Le couple oxydant/réducteur impliqué dans cette oxydation est O2(aq)/H2O(l). Écrire sa demiéquation électronique (en milieu acide ou neutre).
   c) En déduire l'équation de la réaction chimique d’oxydoréduction (en milieu acide ou neutre).
   d) Cependant, la réaction se déroule en milieu basique. Justifier cette affirmation.
   e) En déduire l’écriture de l'équation de la réaction chimique en milieu basique qui est responsable
   de la transformation et justifier le changement de couleur observée lors de l'agitation.
   f) Que peut-on dire de la vitesse de cette première transformation?
5. Étude de la seconde transformation
   La bouteille est laissée au repos et on observe la décoloration progressive de la solution due à une
   seconde transformation : Comme il n'y a plus de dioxygène dissous dans la solution, le glucose
   C6H12O6(aq) réduit alors le bleu de méthylène oxydé par la première transformation. Il se forme des
   ions gluconate C6H11O7
   –
   (aq) et la forme réduite BH(aq) du bleu de méthylène.
   a) Quel est le couple oxydant/réducteur impliqué dans la réaction avec le bleu de méthylène,
   dans cette transformation ?
   b) Écrire la demi-équation électronique de ce couple.
   c) En déduire l’écriture de l’équation de la réaction chimique en milieu basique qui est
   responsable de la transformation et justifier la décoloration de la solution après avoir été
   mise au repos.
   d) Déterminer la composition initiale du mélange réactionnel en sachant qu’une quantité de
   1,2 millimoles de bleu de méthylène a été introduite sous sa forme oxydante B+
   .
   e) Dresser un tableau d'avancement de cette réaction, déterminer le réactif limitant et
   l'avancement maximal xmax. Commenter le résultat.
   f) Que peut-on dire de la vitesse de cette deuxième transformation à température ambiante ?
6. Etude après plusieurs transformations
   a) Après plusieurs agitations, la recoloration bleue ne se produit plus. Expliquer pourquoi.
   b) En expliquant concrètement le raisonnement, déterminer le réactif qui limite la recoloration de la
   solution après plusieurs transformations.
7. Conservation de la bouteille magique
   Le magicien conserve sa bouteille magique au réfrigérateur. Pourquoi demande-t-il à son assistante de sortir la bouteille du réfrigérateur plusieurs heures avant le spectacle ?

[Noemi]

@pouvens Bonjour,

Indique tes éléments de réponse et la question qui te pose problème.

Les premières questions sont des questions de cours.

[pouvens]

1. Un oxydant est une espèce chimique capable de capter des électrons alors qu'un réducteur est une espèce chimique capable de les céder. On définit ainsi le couple oxydant-réducteur (aussi appelé « couple redox ») qui se compose de l'oxydant et du réducteur conjugué (l'oxydant réduit). On le note sous la forme : oxydant/réducteur.
   Et donc une réaction d’oxydoréduction est le siège d’un échange d’électrons entre le réducteur d’un couple d’oxydoréduction qui cède des électrons et l’oxydant d’un autre couple redox qui les accepte.

2. Le B+ étant de couleur bleue, la couleur la mieux absorbé est donc la couleur complémentaire du bleu, c'est à dire le jaune.

3. (B+) +( H+) + 2e- = BH
   4 a. Le bleu de méthylène est réduit par le glucose puis est régénéré par le dioxygène dissous lors de l'agitation.
   4.b O2 + (4H+) + 4e- = 2H2O

[Noemi]

@pouvens

Le début est correct mais il manque des réponses à certaines questions.
4 c) Fais l'équation bilan à partir des deux demi-équations.

[pouvens]

4.c 2BH + O2 + 4H+ 2B+ + 2H+ + 2H2O

Ainsi : 2BH + O2 + 2H3O+ 2B+ + 4H2O

[Noemi]

@pouvens

Tu as : $BH$ $\mapsto$ $B^{+}$ + $H^{+}$+ 2$e^{-}$ et
$O_2$ + 4$H^{+}$ + 4$e^{-}$ $\mapsto$ 2$H_{2}O$

Pour éliminer les électrons tu multiplies la première équation par 2, soit un bilan :
2$BH$ + $O_2$ + 4$H^{+}$ $\mapsto$ 2$B^{+}$ + 2$H^{+}$ + 2$H_{2}O$ en simplifiant les $H^{+}$
2$BH$ + $O_2$ + 2$H^{+}$ $\mapsto$ 2$B^{+}$ + 2$H_{2}O$

[pouvens]

d'accord merci
4.d IL Y A PEUT D'IONS D'HYDROGENE

[pouvens]

@pouvens a dit dans solution bleue magique :

2BH + O2 + 4H+ 2B+ + 2H+ + 2H2O
Ainsi : 2BH + O2 + 2H3O+ 2B+ + 4H2O

2BH + O2 + 4H+ 2B+ + 2H+ + 2H2O

Ainsi : 2BH + O2 + 2H3O+ 2B+ + 4H2O
du coup ça c' la question 4.e ??
La formation de B+, par la réaction du BH et du dioxygène, colore la solution en bleue. ( c' pas assez mais je ne sais pas quoi expliquer en pls)

[Noemi]

@pouvens

J'ai indiqué la réaction pour la question 4 e)

Pour la question 4 b) En milieu neutre ou basique :
$O_2$ + 2$H_{2}O$ + 4$e^{-}$ $\mapsto$ 4$O{H}^{-}$

[pouvens]

milieu basique

[Noemi]

@pouvens

Tu as donc pour la question 4 c) :
$BH$ $\mapsto$ $B^{+}$ + $H^{+}$+ 2$e^{-}$ et
$O_2$ + 2$H_{2}O$ + 4$e^{-}$ $\mapsto$ 4$O{H}^{-}$

qui donne en bilan : ....

[pouvens]

2BH+4H+ +O2= 2H2O+2B+ + 2H+

[Noemi]

@pouvens

$BH$ $\mapsto$ $B^{+}$ + $H^{+}$+ 2$e^{-}$ et
$O_2$ + 2$H_{2}O$ + 4$e^{-}$ $\mapsto$ 4$O{H}^{-}$

2$BH$ + $O_2$ + 2$H_{2}O$ $\mapsto$ 2$B^{+}$ + 2$H^{+}+$4$O{H}^{-}$

[pouvens]

@Noemi
Ok mrc du coup la je dois justifier la 4.d

[Noemi]

@pouvens

Oui tu dois justifier que la réaction se produit en milieu acide pour obtenir $B^{+}$.

[pouvens]

c'est en milieu basique parce que le dioxygène se dissous très rapidement

[pouvens]

@Noemi a dit dans solution bleue magique :

Tu as donc pour la question 4 c) :
BHBHBH ↦\mapsto↦ B+B^+B+ + H+H^+H++ 2e−e^-e− et
O2O_2O2​ + 2H2OH_2OH2​O + 4e−e^-e− ↦\mapsto↦ 4OH−OH^-OH−

Je n 'ai pas compris d'où venais la deuxième partie de l'équation

[Noemi]

@pouvens

Pour le couple $O_2/H_{2}O$
En milieu acide : $O_2$ + 4$H^{+}$ + 4$e^{-}$ $\mapsto$ 2$H_{2}O$
En milieu neutre ou basique : $O_2$ + 2$H_{2}O$ + 4$e^{-}$ $\mapsto$ 4$O{H}^{-}$

[pouvens]

ah ok merci je vois
mais les deux équations sont des réductions du coup c' est possible d'écrire l'équation??

[Noemi]

@pouvens
Tu as deux équations bilans possibles suivant le milieu. J'ai indiqué les deux équations dans mes précédentes réponses.

[pouvens]

ok mrc
4.e la couleur est dû à l'oxygène

[Noemi]

@pouvens

C'est l'ion $B^{+}$, la forme oxydée du bleu de méthylène qui donne la couleur bleue.

[pouvens]

4.f la vitesse de réaction est rapide

[Noemi]

@pouvens

Oui cette réaction est rapide et totale.

[pouvens]

ok mrc je dois utiliser quoi pour l'équation 4.e svp

[Noemi]

@pouvens

2$BH$ + $O_2$ + 2$H^{+}$ $\mapsto$ 2$B^{+}$ + 2$H_{2}O$

[pouvens]

Oki mrc
Pr la 5 a
C est le glucose
C6h12O6/C7H1206

[Noemi]

@pouvens

Oui mais vérifie l'écriture du couple.
La demi équation :
$C_6{H}_{12}{O}_6$ + $H_{2}O$ donne $C_6{H}_{11}{O}_7^{-}$+ $3H^{+}$ + $2e^{-}$

[pouvens]

@Noemi
Ok merci
5.c je dois utiliser l equation de l ion gluconate avec lequel svp
La décoloration est du au fait que le glucose consomme l oxygène

[Noemi]

@pouvens

C'est le glucose qui réduit l'ion $B^{+}$, donc une réaction lente.

[pouvens]

@pouvens a dit dans solution bleue magique :

3,2 g d’hydroxyde de sodium NaOH (s) dans 250 mL d'eau, refroidir ;
Dissoudre 4,0 g de glucos

5.d 3,2 g NaOH (s)
250 mL d'eau
4,0 g de glucose

[Noemi]

@pouvens

Pour l'équation, tu dois calculer le nombre de mole de glucose et d'ions $B^{+}$.

[pouvens]

M(C6 H12 O6) =6X12+12X1+ 6X16=180g
n=m/M = 4/180=0,2

[Noemi]

@pouvens

Une erreur de calcul
4/180 = 0,0222....

[pouvens]

ok merci je fais comment pour l'autre svp

[Noemi]

@pouvens

Construis le tableau d'avancement avec :
$C_6{H}_{12}{0}_6$ ; $B^{+}$ ; $H_{2}O$ ; $C_6{H}_{11}{O}_7^{-}$ ; $BH$ ; $H^{+}$

[pouvens]

oki merci mais il y a pas de nombre schoemétrique devant

[Noemi]

@pouvens

Si, utilise l'équation de la réaction.

[pouvens]

oui mais j'ai pas l'équation

[Noemi]

@pouvens

$C_6{H}_{12}{O}_6$ + $B^{+}$ + $H_{2}O$ $\mapsto$ $C_6{H}_{11}{O}_7^{-}$ + $BH$ +2 $H^{+}$

[pouvens]

@pouvens a dit dans solution bleue magique :

f) Que peut-on dire de la vitesse de cette deuxième transformation à température ambiante ?
Etude après plusieurs transformations
a) Après plusieurs agitations, la recoloration bleue ne se produit plus. Expliquer pourquoi.
b) En expliquant concrètement le raisonnement, déterminer le réactif qui limite la recoloration de la
solution après plusieurs transformations.
Conservation de la bouteille magique
Le magicien conserve sa bouteille magique au réfrigérateur. Pourquoi demande-t-il à son assistante de sortir la bouteille du réfrigérateur plusieurs heures avant le spectacle ?

ok mrc
la vitesse de transformation est lente

6; a il y a plus d'oxygène

6;b c' oxygène

7; c'est pour maintenir la temperature

[Noemi]

@pouvens

6. a et b c'est correct mais il faudrait expliquer à partir du tableau d'avancement.
7. la vitesse de réaction dépend de la température.

[pouvens]

dc pls c' froid plus ça va vite

[Noemi]

@pouvens

Non c'est l'inverse plus la température est élevée, plus la réaction est rapide.

[pouvens]

mais dans le frigo ça devient pls froid nn
c' la cinétique

[Noemi]

@pouvens

La question est : Pourquoi on sort la bouteille du frigo, plusieurs heures avant l'expérience ?

Elle est alors à température ambiante.

[pouvens]

ah ok merci